一单元半导体器件教程.ppt

(1-*) 场效应管与双极型晶体管不同，它是多子导电，输入阻抗高，温度稳定性好。 结型场效应管JFET 绝缘栅型场效应管MOS 场效应管有两种: §1.5 场效应晶体管 (1-*) 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 1.5.1 结型场效应管: 导电沟道 (1-*) 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 (1-*) 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 (1-*) 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。 (1-*) 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。 (1-*) 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 (1-*) 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 (1-*) 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 (1-*) G S D UDS UGS UGSVp UGD=VP时 N N 漏端的沟道被夹断，称为予夹断。 UDS增大则被夹断区向下延伸。 ID (1-*) 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 (1-*) 三、特性曲线 UGS 0 ID IDSS VP 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 (1-*) 予夹断曲线 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 (1-*) 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 (1-*) 输出特性曲线 ID U DS 0 UGS=0V -1V -3V -4V -5V N沟道结型场效应管的特性曲线 (1-*) 结型场效应管的缺点： 1. 栅源极间的电阻虽然可达107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-*) 1.5.2 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 G S D N沟道增强型 (1-*) N 沟道耗尽型 P N N G S D 予埋了导电沟道 G S D (1-*) N P P G S D G S D P 沟道增强型 (1-*) P 沟道耗尽型 N P P G S D G S D 予埋了导电沟道 (1-*) 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 (1-*) 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 (1-*) 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 (1-*) 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。 (1-*) 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。 (1-*) 三、增强型N沟道MOS管的特性曲线 转移特性曲线 0 ID UGS VT (1-*) 输出特性曲线 ID U DS 0 UGS0 (1-*) 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 UGS VT (1-*) 输出特性曲线 ID U DS 0 UGS=0 UGS0 UGS0 (1-*) 电子技术 第一章 结束 模拟电路部分 (1-