常见的MOS场效应管.ppt

MOS管截止模式判断方法 假定MOS管工作在放大模式： 放大模式 非饱和模式（需重新计算Q点） N沟道管：VGS VGS(th) P沟道管：VGS VGS(th) 截止条件 非饱和与饱和（放大）模式判断方法 a)由直流通路写出管外电路VGS与ID之间关系式。 c)联立解上述方程，选出合理的一组解。 d)判断电路工作模式： 若|VDS| |VGS–VGS(th)| 若|VDS| |VGS–VGS(th)| b)利用饱和区数学模型： 例1 已知?nCOXW/(2l)=0.25mA/V2，VGS(th)= 2V, 求ID 解： 假设T工作在放大模式 VDD (+20V) 1.2M? 4k? T S RG1 RG2 RD RS 0.8M? 10k? G ID 带入已知条件解上述方程组得： ID= 1mA VGS= 4V 及 ID= 2.25mA VGS= -1V （舍去） VDS= VDD-ID （RD + RS）= 6V 因此 验证得知： VDS VGS–VGS(th) ， VGS VGS(th)， 假设成立。 小信号等效电路法 场效应管小信号等效电路分法与三极管相似。 利用微变等效电路分析交流指标。 画交流通路 将FET用小信号电路模型代替 计算微变参数gm、rds 注：具体分析将在第四章中详细介绍。 3.2 结型场效应管 JFET结构示意图及电路符号 S G D S G D P + P + N G S D N沟道JFET P沟道JFET N + N + P G S D * 3.2 结型场效应管 3.3 场效管应用原理 3.1 MOS场效应管 第三章 场效应管 概 述 场效应管是另一种具有正向受控作用的半导体器件。它体积小、工艺简单，器件特性便于控制，是目前制造大规模集成电路的主要有源器件。 场效应管与三极管主要区别： 场效应管输入电阻远大于三极管输入电阻。 场效应管是单极型器件（三极管是双极型器件）。 场效应管分类： MOS场效应管 结型场效应管 3.1 MOS场效应管 P沟道（PMOS） N沟道（NMOS） P沟道（PMOS） N沟道（NMOS） MOSFET 增强型（EMOS） 耗尽型（DMOS） N沟道MOS管与P沟道MOS管工作原理相似，不同之处仅在于它们形成电流的载流子性质不同，因此导致加在各极上的电压极性相反。 N + N + P + P + P U S G D 3.1.1 增强型MOS场效应管 N沟道EMOSFET结构示意图 源极 漏极 衬底极 SiO2 绝缘层 金属栅极 P型硅 衬底 S G U D 电路符号 l 沟道长度 W 沟道宽度 N沟道EMOS管外部工作条件 VDS 0 (保证栅漏PN结反偏)。 U接电路最低电位或与S极相连(保证源衬PN结反偏)。 VGS 0 (形成导电沟道) P P + N + N + S G D U VDS - + - + VGS N沟道EMOS管工作原理 栅?衬之间相当于以SiO2为介质的平板电容器。 N沟道EMOSFET沟道形成原理 假设VDS =0，讨论VGS作用 P P + N + N + S G D U VDS =0 - + VGS 形成空间电荷区 并与PN结相通 VGS? 衬底表面层中 负离子?、电子? VGS ? 开启电压VGS(th) 形成N型导电沟道 表面层 np VGS越大，反型层中n 越多，导电能力越强。 反型层 VDS对沟道的控制（假设VGS VGS(th) 且保持不变） VDS很小时 → VGD ?VGS 。此时W近似不变，即Ron不变。 由图 VGD = VGS - VDS 因此 VDS?→ID线性 ?。 若VDS ?→则VGD ? →近漏端沟道? → Ron增大。 此时 Ron ?→ID ?变慢。 P P + N + N + S G D U VDS - + VGS - + P P + N + N + S G D U VDS - + VGS - + 当VDS增加到使VGD ?=VGS(th)时 → A点出现预夹断 若VDS 继续?→A点左移→出现夹断区 此时 VAS =VAG +VGS =-VGS(th) +VGS （恒定） 若忽略沟道长度调制效应，则近似认为l 不变（即Ron不变）。 因此预夹断后： P P + N + N + S G D U VDS -