第一章 半导体器件-半导体场效应管.ppt

漏-源电压对漏极电流的影响(uDS 对沟道的控制作用（假设uGS 一定）)： 若UDS ?→则UGD ?→近漏端沟道?,当uDS0时，耗尽层呈现楔形。uGD ＝ uGS －uDS UDS较小时:UDS?→ID线性 ? UDS较大时:UDS ? →ID 基本维持不变。 UDS较小时:UDS?→ID线性 ? UDS较大时:UDS ? →ID 基本维持不变。 若UDS继续?→A点下移→出现夹断区 当UDS增加到使UGD=UGS(off)时 → A点出现预夹断 UDS继续?→A点下移→出现夹断区 预夹断后, UDS ? →ID 基本维持不变,原因：UAS =UAG +UGS =-UGS(off) +UGS UAS恒定，UDS 的增加主要加在D、A之间形成很强的电场，由S向D行进的多子越过耗尽区到达漏极形成电流 VDD的增大，几乎全部用来克服沟道的电阻，iD几乎不变，进入恒流区，iD几乎仅仅决定于uGS。 说明uGS控制iD的明显的非线性关系。 两个重要参数： 1）夹断电压 UGS(off) (ID = 0 时的 uGS) 2）饱和漏极电流 IDSS(UGS = 0 时的 iD) 为什么必须用转移特性描述uGS对iD的控制作用？ 由于场效应管的栅极电流为零，故不讨论输入特性曲线 击穿区 可变电阻区（也叫非饱和区）：沟道预夹断前对应的工作区，条件： 0UGS UGS(off) ，U DS UGS–VGS(off)，特点：ID同时受UGS与UDS的控制。 当UGS为常数时，UDS??ID近似线性?，表现为一种电阻特性； UGS 不同，表现出一种压控电阻的特性。 因此，非饱和区又称为可变电阻区。（对应三极管的饱和区） 饱和区： 沟道预夹断后对应的工作区，条件：0UGS UGS(off) ，U DS UGS–UGS(off 特点： ID只受UGS控制，而与UDS近似无关，表现出类似三极管的正向受控作用。注意：饱和区（又称恒流区）对应三极管的放大区。 截止区：ID=0以下的工作区域。 条件：UGS UGS(off) ，沟道被夹断的工作区 特点：IG≈0，ID≈0，相当于JFET管三个电极断开。 最后讲一下：转移特性怎么画？ 不同型号的管子UGS（off）、IDSS将不同。 低频跨导：gm= 综上所知： JFET栅极与沟道间的PN结是反向偏置的，因 此iG?0，输入电阻很高。 沟道中只有一种类型的多数载流子参与导电， 所以场效应管也称为单极型三极管。 预夹断前iD与uDS呈近似线性关系；预夹断后， iD趋于饱和。 JFET是电压控制电流器件，iD受uGS控制 1、当UDS = 0 时， uGS 对导电沟道的控制作用： 栅?衬之间相当于以SiO2为介质的平板电容器。 UGS?，衬底表面层中 空穴↓、电子?，UGS ? 开启电压UGS(th)，表面层 np，形成N型导电沟道 UGS越大，反型层中n 越多，导电能力越强。 绝缘栅场效应管利用 UGS 来控制“感应电荷”的多少，改变由这些“感应电荷”形成的导电沟道的状况，以控制漏极电流 ID。 uGS增大，反型层（导电沟道）将变厚变长。当反型层将两个N区相接时，形成导电沟道。 形成空间电荷区并与PN结相通 增强型MOS管uDS对iD的影响2 ）uDS 对iD的影响（设uGS ＞uGS(th)且一定） 讲清为什么进入恒流区时iD几乎仅仅受控于uGS。 uGS的增大几乎全部用来克服夹断区的电阻 用场效应管组成放大电路时应使之工作在恒流区。N沟道增强型MOS管工作在恒流区的条件是什么？ 开启电压 UGS(th) (ID = 0 时的 uGS) 漏极电流 IDO(UGS = 2UGS(th)时的 iD) 制造过程中预先在二氧化硅的绝缘层中掺入正离子，这些正离子电场在 P 型衬底中“感应”负电荷，形成“反型层”。即使 UGS = 0 也会形成 N 型导电沟道。 工作说明： 1）UGS = 0，UDS 0，产生较大的漏极电流； 2）UGS 0，绝缘层中正离子感应的负电荷减少，导电沟道变窄，iD 减小 3）UGS = UGS(off） , 感应电荷被“耗尽”，iD ? 0。UGS(off)称为夹断电压 UGS 0， UGS = 0， UGS 0均可导通 * 与晶体管类比，自学场效应管的主要参数。 P沟道与N沟道的差别仅在于电压极性与电流方向相反。 UDS极性取决于沟道类型:N沟道：UDS 0,P沟道：UDS 0 UGS极性取决于工作方式及沟道类型 : 增强型MOS管： UGS 与UDS 极性相同。 耗尽型MOS管： UGS 取值任意 结型FET管： UGS与UDS极性相反。 与晶体管类比，自学场效应管