模拟电子技术(第4版) 胡宴如主编 ch22.ppt

* 2.2　单极型半导体 三极管 引　言 2.2.2 结型场效应管 2.2.3 场效应管的主要参数 2.2.1 MOS 场效应管 第 2 章　半导体三极管 引 言 场效应管 FET (Field Effect Transistor) 类型： 结型 JFET (Junction Field Effect Transistor) 绝缘栅型 IGFET(Insulated Gate FET) 特点： 1. 单极性器件(一种载流子导电) 3. 工艺简单、易集成、功耗小、体积小、成本低 2. 输入电阻高(107 ? 1015 ?，IGFET 可高达 1015 ?) 第 2 章　半导体三极管 一、增强型 N 沟道 MOSFET (Mental Oxide Semi— FET) 2.2.1 MOS 场效应管 1. 结构与符号 P 型衬底 (掺杂浓度低) N+ N+ 用扩散的方法 制作两个 N 区 在硅片表面生一层薄 SiO2 绝缘层 S D 用金属铝引出 源极 S 和漏极 D G 在绝缘层上喷金属铝引出栅极 G B 耗尽层 S — 源极 Source G — 栅极 Gate D — 漏极 Drain S G D B MOSFET结构 第 2 章　半导体三极管 2. 工作原理 1)uGS 对导电沟道的影响 (uDS = 0) a. 当 UGS = 0 ，DS 间为两个背对背的 PN 结； b. 当 0 UGS UGS(th)(开启电压)时，GB 间的垂直电 场吸引 P 区中电子形成离子区(耗尽层)； c. 当 uGS ? UGS(th) 时，衬底中电子被吸引到表面，形 成导电沟道。 uGS 越大沟道越厚。 反型层 (沟道) 第 2 章　半导体三极管 2) uDS 对 iD的影响(uGS UGS(th)) 　　DS 间的电位差使沟道呈楔形，uDS?，靠近漏极端的沟道厚度变薄。 预夹断(UGD = UGS(th))：漏极附近反型层消失。 预夹断发生之前： uDS? iD?。 预夹断发生之后：uDS? iD 不变。 MOS工作原理 第 2 章　半导体三极管 3. 转移特性曲线 2 4 6 4 3 2 1 uGS /V iD /mA UDS = 10 V UGS (th) 当 uGS UGS(th) 时： uGS = 2UGS(th) 时的 iD 值 4. 输出特性曲线 可变电阻区 uDS uGS ? UGS(th) uDS?? iD ?，直到预夹断 饱和(放大区) uDS?，iD 不变 ?uDS 加在耗尽层上，沟道电阻不变 截止区 uGS ? UGS(th) 全夹断 iD = 0 开启电压 iD /mA uDS /V uGS = 2 V 4 V 6 V 8 V 截止区 饱和区 可 变 电 阻 区 放大区 恒流区 O O 第 2 章　半导体三极管 二、耗尽型 N 沟道 MOSFET S G D B Sio2 绝缘层中掺入正离子 在 uGS = 0 时已形成沟道； 在 DS 间加正电压时形成 iD， uGS ? UGS(off) 时，全夹断。 输出特性 uGS /V iD /mA 转移特性 IDSS UGS(off) 夹断 电压 饱和漏 极电流 当 uGS ? UGS(off) 时， uDS /V iD /mA uGS = ? 4 V ? 2 V 0 V 2 V O O 第 2 章　半导体三极管 三、P 沟道 MOSFET 增强型 耗尽型 S G D B S G D B 第 2 章　半导体三极管 2.2.2 结型场效应管 1. 结构与符号 JFET结构 N 沟道 JFET P 沟道 JFET 第 2 章　半导体三极管 2. 工作原理 uGS ? 0，uDS 0 此时 uGD = UGS(off)； 沟道楔型 耗尽层刚相碰时称预夹断。 预夹断 当 uDS ?，预夹断点下移。 3. 转移特性和输出特性 UGS(off) 当 UGS(off) ? uGS ? 0 时, uGS iD IDSS uDS iD uGS = – 3 V – 2 V – 1 V 0 V – 3 V JFET工作原理 O O 第 2 章　半导体三极管 N 沟道增强型 S G D B iD P 沟道增强型 S G D B iD 2 – 2 O uGS /V iD /mA UGS(th) O uDS /V iD /mA – 2 V – 4 V – 6 V – 8 V uGS = 8 V 6 V 4 V 2 V S G D B iD N 沟道耗尽型 iD S G D B P 沟道耗尽型 UGS(off) IDSS uGS