湖南大学微电子电路期末考试题绝缘栅型PPT.ppt

2.5.2 绝缘栅型场效应管 增强型(Enhancement) 耗尽型(Depletion) N沟道 P沟道 N沟道 P沟道 MOSFET 绝缘栅型 (IGFET) ? 输出特性 ? 转移特性 ? 主要参数 一、 N沟导增强型MOSFET(EMOS) 三、 各种FET的特性及使用注意事项 二、 N沟导耗尽型MOSFET(DMOS) 2.5.2 绝缘栅型场效应管 N沟道增强型MOSFET的结构示意图和符号见图： D(Drain)为漏极，相当c； G(Gate)为栅极，相当b； S(Source)为源极，相当e。 N沟道增强型MOSFET结构示意图 绝缘栅型场效应三极管MOSFET( Metal Oxide Semiconductor FET)。分为 增强型(uGS为0时iD为0) ? N沟道、P沟道 耗尽型(uGS为0时iD不为0) ? N沟道、P沟道 一、N沟道增强型MOSFET N沟道增强型MOSFET基本上是一种左右对称的拓扑结构，它是在P型半导体上生成一层SiO2 薄膜绝缘层，然后用光刻工艺扩散两个高掺杂的N型区，从N型区引出电极，一个是漏极D，一个是源极S。在源极和漏极之间的绝缘层上镀一层金属铝作为栅极G。P型半导体称为衬底，用符号B表示。 控制原理：电容、感应电荷、漏极电流。 1、结构 在结构上以一个金属—氧化物层—半导体的电容为核心（现在的金氧半场效应晶体管多半以多晶硅取代金属作为其栅极材料），氧化层的材料多半是二氧化硅，其下是作为基极的硅，而其上则是作为栅极的多晶硅。这样的结构正好等于一个电容（capacitor），氧化层为电容器中介电质（dielectric material），而电容值由氧化层的厚度与二氧化硅的介电常数 （dielectric constant）来决定。栅极多晶硅与基极的硅则成为MOS电容的两个端点。 当uGS＞uGS(th)时（ uGS(th) 称为开启电压)，耗尽层加宽；N型薄层。 有漏源电压，可形成漏极电流iD。导电沟道中的电子，与P型半导体的多子空穴极性相反，故称为反型层。 随着uGS的继续增加，iD将不断增加。在uGS=0V时iD=0，只有当uGS＞uGS(th)后才会出现漏极电流，这种MOS管称为 增强型MOS管。 uGS uGS(th),uDS ＝0 uGS uGS(th), uDS 0 2)漏源电压uDS对漏极电流iD的控制作用 （当uGS＞uGS(th)，且为固定值时，uDS的不同变化对沟道的影响） uDS=uDG＋uGS =－uGD＋uGS uGD=uGS－uDS uDS为0或较小时 uDS 基本均匀降落在沟道中，沟道呈斜线（线性）分布。 漏源电压uDS对沟道的影响 ? ? uGD↓ uGD=uGS-uDS 此时uDS ? 漏端沟道变窄 uDS? ? iD ? 当uDS增加到使uGD=uGS(th)时，相当于uDS增加使漏极处沟道缩减到刚刚开启的情况，称为预夹断。 当uDS增加到uGD?uGS(th)时，预夹断区域加长，伸向S极。 uDS增加的部分基本降落在随之加长的夹断沟道上， iD基本趋于不变。 恒流区： iD取决于uGS uGD uGS(th), uGD = uGS - uDS 转移特性曲线的斜率gm的大小反映了栅源电压 对漏极电流的控制作用。 gm 的量纲为mA/V，所以 gm也称为跨导。跨导的定义式如下 gm=?iD/?uGS? UDS=const (单位mS) uGS对漏极电流的控制关系可用 iD=f(uGS)?UDS=const 这一曲线描述，称为转移特性曲线。 3、特性曲线及电流方程 漏极输出特性曲线 当uGS＞uGS(th)，且固定为某一值时， uDS对iD的影响，即 iD=f(uDS)?UGS=const uGD uGS(th), uGD = uGS - uDS * *