第十一章 集成逻辑门电路11.3-11.4.ppt

N沟道增强型MOSFET结构原理动画 N沟道增强型MOSFET工作原理动画演示 CMOS反相器的电路结构和工作原理 2.工作原理: 特点: 二、电压传输特性和电流传输特性 AB段：输入低电平 BC段： 故： 3、 或非门： 11.4 正逻辑与负逻辑 图 CMOS反相器的电压传输特性 T1、T2同时导通，若T1、T2参数完全相同，则 2、CMOS与非门 如图所示，T1、 T3为两个串联的PMOS， T2、 T4为两个并联的NMOS *A、B有一个为“0”时，T2、 T4至少有一个截止， T1、 T3至少有一个导通，故输出为高电平，Y＝1 图 CMOS与非门 **A、B同时为“1”时，T2、 T4同时导通， T1、 T3同时截止，故输出为高电平，Y＝0 图 CMOS与非门 如图所示，T1、 T3为两个并联的PMOS， T2、 T4为两个串联的NMOS A、B有一个为“1”时，T2、 T4至少有一个导通， T1、 T3至少有一个截止，故输出为低电平，Y＝0 A、B同时为“0”时，T2、 T4同时截止， T1、 T3同时导通故输出为高电平，Y＝1 故： 图 CMOS或非门 4、CMOS传输门电路 1）C端低电平，开关截止 2）C端高电平，开关导通 CMOS传输门其功能是对所要传送的信号电平起允许通过或者禁止通过的作用。 5、 CMOS三态输出门 C=0,输出高阻态 C=1,输出高阻态 * * 11.3　场效应管与MOS逻辑门 场效应管：一种载流子参与导电，利用输入回路的电场效应来控制输出回路电流的三极管，又称单极型三极管。 场效应晶体管(Field Effect Transistor --- FET)同三极管一样，也是一种半导体三端器件；但双极性晶体管有两种载流子参与导电，而场效应晶体管只有一种载流子参与导电，所以又称为单极型晶体管。 1. 结型场效应晶体管，简称JFET (Junction type Field Effect Transister) ； 2. 绝缘栅型场效应晶体管，简称IGFET ( Insulated Gate Field Effect Transister)， 也简称为MOSFET(Metal Oxide Semiconductor FET)。 FET按结构分为两大类： 场效应管的分类： JFET G S D MOS耗尽型 D G S 二 . FET电路符号 D(Drain) —— 漏极 G(Gate) ——栅极 S(Source)——源极 P沟道 耗尽型 P沟道 P沟道 N沟道 增强型 N沟道 N沟道 （耗尽型） FET 场效应管 JFET 结型 MOSFET 绝缘栅型 (IGFET) D G S 增强型 1. FET的D到S之间的电流通道称为沟道 2. 以电子形成导电沟道的FET称为N沟道FET 3. 以空穴形成导电沟道的FET称为P沟道FET 4.未加偏置时存在沟道的FET称为耗尽型FET 5.未加偏置时没有沟道的FET称为增强型FET FET名词： FET与BJT三电极对应关系 D G S C B E C B E D G S 增强型 D G S 耗尽型 VGS JFET G S D 三. FET主要特点： 1). FET是一种电压控制器件，其模型具有VCCS特性; 2). FET输入阻抗高,易实现直接耦合; 3). FET工作频率高,开关速度快； 4). FET工艺简单，易集成( LSI VLSI )。 5). FET噪声低，可用于高灵敏放大器。 JFET输入电阻约为106 ～109 ?。而MOSFET输入电阻可高达1015 ?。 ☆最早发明的晶体管是JFET; ☆最有发展潜力的晶体管是MOS管; ☆目前大多数IC内部采用的晶体管是MOS管; IG≈0 ID = IS ID IG G S D IS N沟道增强型MOSFET 1. 结构（N沟道） L ：沟道长度 W ：沟道宽度 tox ：绝缘层厚度 通常 W L N沟道增强型MOSFET 剖面图 1. 结构（N沟道） 由于SiO2的高绝缘性,栅极与器件其他部分实现了电气绝缘。故MOS管又称为绝缘栅晶体管。 IG= 0 rGS= ∞ ∴ N沟道增强型MOSFET 2. MOSFET的电路符号 ②箭头方向表示由P(衬底)指向N(沟道)；N沟道FET箭头 向内，P沟道FET箭头向外。 N-MOS P-MOS D G S 耗尽型 D G S 耗尽型 增强型 增强型 ①D到S之间的线段表示沟道 线段为实线表明VGS = 0时, 沟道已存在, FET为耗尽型； 线段为虚线表明VGS = 0时, 沟道不存在, FET为增强型。 D G S D G S 5.1.1