第三章门电路1.ppt

增强型耗尽型**低掺杂浓度P型硅基底由少子（电子）形成的导电沟道（反型层）PN+N+GSD漏极栅极源极SiO2绝缘薄层0.1μm金属铝两个高掺杂浓度N+区N沟道增强型MOS一、MOS管基本结构MOS（Mental–Oxide–Semiconductor）金属–氧化物–半导体场效应管SourceGridDrainNMOS表示符号栅极G漏极DB源极SiD+-VGS衬底GDSDGSPMOS+-VGSGDS3.3CMOS门电路3.3.1MOS管的开关特性----------耗尽层N型漏极与源极之间被P型基底隔开，形成两个反接PN结。P沟道增强型MOSNP+P+GSD。。。。。。+++++++++二、N沟道增强型MOS管的工作原理vDSvGSvGS=0时ID≈0对应截止区P型硅衬底N+N+GSDD-S间相当于两个反接的PN结当栅极不加电压时，源极与漏极间没有电流。GSDvGSvDS+--+共源接法ID仅有PN结反向电流≈1μAP型硅衬底N+N+GSDvGSvGS0时当vGS较弱时，栅极聚集的正电荷排斥衬底靠近栅极一侧的多子——空穴，形成负离子耗尽层。1)当未加VDS时，VGS=0时，D-S间是两个背向PN结串联，iD=0加上+VGS，且足够大至VGSVGS(th),D-S间形成导电沟道（N型层）vGS0时耗尽层，将N沟道与衬底隔离绝缘。导电沟道相当于电阻将D-S连接起来，当VDS一定时，VGS越大N沟越宽，此电阻越小。故改变VGS的大小，可改变导电沟的宽度，控制ID的大小及其导通压降。形成导电沟道后，在漏极电源VDS的作用下，将产生漏极电流ID。VGS(th)N:开始形成导电沟道时的VGS电压，称为开启电压。vGS＝0,无导电沟道；vGSVGS(th)N，形成导电沟道；故称增强型场效管。P型硅衬底N+N+GSDNvGSvDSID2)当加+VDS时当vGSVGS(th)N开启电压时，使耗尽层增宽，并吸引衬底的少子——电子到达表层，形成反型层，即以电子导电为主的N型导电沟道。GDS3V4V5VvGS=6ViD/mA42643210vGS/ViD/mA43210246810vDS/V可变电阻区恒流区VTNiD开启电压VTN=2V+-vGS+-vDS漏极特性转移特性vDS=6V截止区二、增强型MOS管的特性曲线GDSiD+-vGS+-vDSiD/mAiD/mA-2-40-1-2-3-40-10-8-6-4-2-3V-4V-5VvGS=-6V-1-2-3-4-6vGS/VvDS/V可变电阻区恒流区漏极特性转移特性截止区VTPvDS=-6V开启电压VTP=-2VN沟道P沟道---P沟道增强型MOS管与N沟道有对偶关系。漏极特性曲线（分三个区域）

截止区、恒流区、可变电阻区截止区：VGSVGS(th)，iD=0,ROFF109Ω恒流区：iD基本上由VGS决定，与VDS关系不大可变电阻区：当VDS较低（近似为0），VGS一定时，这个电阻受VGS控制、可变。3V4V5VvGS=6ViD/mA42643210vGS/ViD/mA43210246810vDS/V可变电阻区恒流区VTN开启电压VTN=2V漏极特性转移特性vDS=6V截止区转移特性曲线表达式三、MOS管的基本开关电路N+N+GSDCIRon开关等效电路VOOFF，截止状态ON，导通状态四、等效电路大量正离子导电沟道五、MOS管的四种类型3.3.2CMOS反相器的电路结构和工作原理一、电路结构PMOSNMOSGDST2GS+-DT2GSD+-T1GSDT1当vGS1≤VTP，(