MOS场效应晶体管结构和工作原理.PPT

* 晶体管 双极晶体管 场效应晶体(FET) 结型场效应晶体管（J-FET） 金属半导体场效应晶体管（MESFET） 金属 --氧化物--半导体场效应晶体管（MOSFET） 第四章 场效应晶体管 场效应晶体管是区别于双极型晶体管的另一大类晶体管。它通过改变垂直于导电沟道的电场强度来控制沟道的导电能力，从而调制通过沟道的电流。由于场效应晶体管的工作电流仅由多数载流子输运，故又称之为“单极型场效应晶体管” 什么是场效应晶体管(FET)？ MOS场效应晶体管又称为 “金属 --氧化物--半导体场效应晶体管”,是绝缘栅场效应晶体管的一种，简称为 MOSFET， 但现在 MOSFET 的栅电极实际上不一定是金属。 MOSFET N沟道MOSFET P沟道MOSFET MOSFET的优点： ① 输入阻抗高 ② 温度稳定性好。 ③ 噪声小。 ④ 大电流特性好。 ⑤ 无少子存贮效应，开关速度高。 ⑥ 制造工艺简单。 ⑦ 各管之间存在天然隔离，适宜于制作 VLSI 。 1、MOSFET的基本结构 以N 沟道为例。 §4-1 MOSFET 的工作原理和特性 2 、栅电压对漏电流的控制 2 、栅电压对漏电流的控制 当 VGS VT（称为 阈电压）时，源漏之间隔着P区，漏结反偏，故无漏极电流。当 VGS VT 时，栅下的 P 型硅表面发生强反型，形成连通源区和漏区的 N 型 沟道，产生漏极电流 ID 。对于恒定的 VDS ，VGS 越大，则沟道中的可移动电子就越多，沟道电阻就越小，ID 就越大。 所以 MOSFET是通过改变 VGS 来控制沟道的导电性，从而控制漏极电流 ID ，是一种电压控制型器件。 3 、转移特性曲线 转移特性曲线是指 VDS 恒定时的 VGS ～ID 曲线。 N 沟 MOSFET当： VT 0 时，称为 增强型，为常关型。 VT 0 时，称为 耗尽型，为常开型。 ID VGS VT 0 ID VGS VT 0 4 、漏源电压对沟道的影响 VDS 很小时的沟道 5 、输出特性曲线的定性描述 ① 线性区（ VDS 很小时） 当 VDS 很小时，沟道就象一个其阻值与 VDS 无关的固定电阻，这时 ID 与 VDS 成线性关系。 输出特性曲线是指 VGS VT 且恒定时的VDS ～ID 曲线 ② 过渡区（ VDS 增大，但小于VD sat） 随着VDS 的增大，漏附近的沟道变薄，沟道电阻增大，曲线逐渐下弯。当VDS 增大到VD sat（饱和漏源电压）时，漏处的可动电子消失，这称为沟道被夹断。 线性区与过渡区统称为 非饱和区，有时也统称为 线性区。 *