BJT与场效应管.ppt

§1.3 双极型晶体管 单结晶体管和可控硅 单结晶体管──由一个PN结构成的负阻器件 可控硅──又称晶闸管, 由三个PN结构成的大功率可控整流器件, 集成电路简介 集成电路是采用一定的制造工艺,将晶体管,场效应管, 电阻,电容等许多元件组成的具有完整功能的电路制作在同一块硅片上,并加以封装所构成的半导体器件. 集成电路的制造工艺有: 氧化,光刻,掩模,扩散,外延,蒸铝等 集成电路中最基本的元件是PN结.利用PN结可制作电阻,电容,二极管,三极管,场效应管( 电感不行).各PN结之间必须绝缘隔离. N 基底:N型半导体 P P 两边是P区 G(栅极) S源极 D漏极 一、结构 1-4.1 结型场效应管: 导电沟道 drain electrode n.漏极 grid n.栅极 source n.源极 N P P G(栅极) S源极 D漏极 N沟道结型场效应管 D G S D G S P N N G(栅极) S源极 D漏极 P沟道结型场效应管 D G S D G S 二、工作原理（以P沟道为例） UDS=0V时 P G S D UDS UGS N N N N ID PN结反偏，UGS越大则耗尽区越宽，导电沟道越窄。 P G S D UDS UGS N N ID UDS=0V时 N N UGS越大耗尽区越宽，沟道越窄，电阻越大。 但当UGS较小时，耗尽区宽度有限，存在导电沟道。DS间相当于线性电阻。 P G S D UDS UGS N N UDS=0时 UGS达到一定值时（夹断电压VP）,耗尽区碰到一起，DS间被夹断，这时，即使UDS ? 0V，漏极电流ID=0A。 ID 夹断电压 Pinch off voltage P G S D UDS UGS UGSVp且UDS0、UGDVP时耗尽区的形状 N N 越靠近漏端，PN结反压越大 ID P G S D UDS UGS UGSVp且UDS较大时UGDVP时耗尽区的形状 N N 沟道中仍是电阻特性，但是是非线性电阻。 ID G S D UDS UGS UGSVp UGD=VP时 N N 漏端的沟道被夹断，称为预夹断。 UDS增大则被夹断区向下延伸。 ID G S D UDS UGS UGSVp UGD=VP时 N N 此时，电流ID由未被夹断区域中的载流子形成，基本不随UDS的增加而增加，呈恒流特性。 ID 三、特性曲线 饱和漏极电流 夹断电压 转移特性曲线 一定UDS下的ID-UGS曲线 UGS 0 ID IDSS VP 预夹断曲线 ID U DS 2V UGS=0V 1V 3V 4V 5V 可变电阻区 夹断区 恒流区 输出特性曲线 0 N沟道结型场效应管的特性曲线 转移特性曲线 UGS 0 ID IDSS VP 输出特性曲线 N沟道结型场效应管的特性曲线 ID U DS 0 UGS=0V -1V -3V -4V -5V -2V 结型场效应管的缺点： 1. 栅源极间的电阻虽然可达107Ω以上，但在某些场合仍嫌不够高。 3. 栅源极间的PN结加正向电压时，将出现较大的栅极电流。 绝缘栅场效应管可以很好地解决这些问题。 2. 在高温下，PN结的反向电流增大，栅源极间的电阻会显著下降。 1-4.2 绝缘栅场效应管: 一、结构和电路符号 P N N G S D P型基底 两个N区 SiO2绝缘层 导电沟道 金属铝 N沟道增强型 G S D N 沟道耗尽型 P N N G S D 预埋了导电沟道 G S D N P P G S D G S D P 沟道增强型 P 沟道耗尽型 N P P G S D G S D 予埋了导电沟道 二、MOS管的工作原理 以N 沟道增强型为例 P N N G S D UDS UGS UGS=0时 D-S 间相当于两个反接的PN结 ID=0 对应截止区 P N N G S D UDS UGS UGS0时 UGS足够大时（UGSVT）感应出足够多电子，这里出现以电子导电为主的N型导电沟道。 感应出电子 VT称为阈值电压 UGS较小时，导电沟道相当于电阻将D-S连接起来，UGS越大此电阻越小。 P N N G S D UDS UGS P N N G S D UDS UGS 当UDS不太大时，导电沟道在两个N区间是均匀的。 当UDS较大时，靠近D区的导电沟道变窄。 P N N G S D UDS UGS 夹断后，即使UDS 继续增加，ID仍呈恒流特性。 ID UDS增加，UGD=VT 时，靠近D端的沟道被夹断，称为予夹断。 三、增强型N沟道MOS管的特性曲线 转移特性曲线 0 ID UGS VT 输出特性曲线 ID U DS 0 UGS0 四、耗尽型N沟道MOS管的特性曲线 耗尽型的MOS管UGS=0时就有导电沟道，加反向电压才能夹断。 转移特性曲线 0 ID