绝缘栅场效应管(igfet) 的基本知识

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1、I.绝缘栅场效应管(IGFET)的基本知识作者：佚名  来源：www.elecfans.com  发布时间：2009-11-915:46:34  [收藏][评论]绝缘栅场效应管(IGFET)的基本知识1.增强型NMOS管s：Source源极，d：Drain漏极，g：Gate栅极，B：Base衬底，在P型衬底扩散上2个N区，P型表面加SiO2绝缘层，在N区加铝线引出电极。2.增强型PMOS管在N型衬底上扩散上2个P区，P型表面加SiO2绝缘层，在二个P区加铝线引出电极。PMOS与NMOS管的工作原理完全相同，只是电流和电压方向不同。3.增强型NMOS管的工作原理正常工作时外加电源电

2、压的配置：(1)VGS=0,VDS=0：漏源间是两个背靠背串联的PN结，所以d-s间不可能有电流流过，即iD≈0。(2)当VGS＞0，VDS=0时：d-s之间便开始形成导电沟道。开始形成导电沟道所需的最小电压称为开启电压VGS(th)(习惯上常表示为VT)。沟道形成过程作如下解释：此时，在栅极与衬底之间产生一个垂直电场(方向为由栅极指向衬底)，它使漏-源之间的P型硅表面感应出电子层(反型层)使两个N区沟通，形成N型导电沟道。如果，此时再加上VDS电压，将会产生漏极电流iD。当VGS＝0时没有导电沟道，而当VGS增强到＞VT时才形成沟道，所以称为增强型MOS管。并且VGS越大，感应

3、电子层越厚，导电沟道越厚，等效沟道电阻越小，iD越大。(3)当VGS>VT，VDS>0后，漏-源电压VDS产生横向电场：由于沟道电阻的存在，iD沿沟道方向所产生的电压降使沟道上的电场产生不均匀分布。近s端电压差较高，为VGS；近d端电压差较低，为VGD＝VGS-VDS，所以沟道的形状呈楔形分布。1)当VDS较小时：VDS对导电沟道的影响不大，沟道主要受VGS控制，所以VGS为定值时，沟道电阻保持不变，iD随VDS增加而线性增加。此时，栅漏间的电压大于开启电压，沟道尚未夹断，。2)当VDS增加到VGS-VDS＝VT时(即VDS＝VGS-VT)：栅漏电压为开启电压时，漏极端的感应层消

4、失，沟道被夹断，称为“预夹断”。3)当VDS再增加时(即VDS＞VGS-VT或VGD=VGS-VDS

5、预夹断，即满足的条件为：。在可变电阻区iD仅受VGS的控制，而且随VDS增大而线性增大。可模拟为受VGS控制的压控电阻RDS，。放大区(沟道被预夹断后)，又称恒流区、饱和区。条件是：。特征是iD主要受VGS控制，与VDS几乎无关，表现为较好的恒流特性。夹断区又称截止区，管子没有导电沟道(VGS＜VT)时的状态，。4.耗尽型NMOS管在制造过程中，人为地在栅极下方的SiO2绝缘层中埋入了大量的K(钾)或Na(钠)等正离子；VGS=0，靠正离子作用，使P型衬底表面感应出N型反型层，将两个N区连通，形成原始的N型导电沟道；VDS一定，外加正栅压(VGS＞0)，导电沟道变厚，沟道等效电阻

6、下降，漏极电流iD增大；外加负栅压VGS＜0)时，沟道变薄，沟道电阻增大，iD减小；VGS负到某一定值VGS(off)(常以VP表示，称为夹断电压)，导电沟道消失，整个沟道被夹断，iD≈0，管子截止。耗尽型NMOS的伏安特性：放大区的电流方程：，IDSS为饱和漏极电流，是VGS=0时耗尽型MOS管的漏极电流。二、结型场效应管(JFET)结构与符号：在N区两侧扩散两个P＋区，形成两个PN结。两个P＋区相连，引出栅极g。N体的上下两端分别引出漏极d和源极s。导电原理：(1)VGS＝0时，N型棒体导电沟道最宽(N型区)。有了VDS后，沟道中的电流最大。(2)VGS＜0时，耗尽层加宽(主

7、要向沟道一测加宽)，并向沟道中间延伸，沟道变窄。当VGS＜VP(称为夹断电压)时，二个耗尽层增大到相遇，沟道消失，这时称沟道夹断，沟道中的载流子被耗尽。若有VDS电压时，沟道电流也为零。所以属于耗尽型FET，原理和特性与耗尽型MOSFET相似。所不同的是JFET正常工作时，两个PN结必须反偏，如对N沟道JFET，要求VGS≤0。加上负VGS电压和VDS电压以后，VGD的负压比VGS大，所以，二个反偏PN结的空间电荷区变得上宽下窄，使沟道形成楔形。JFET通过VGS改变半导体内耗尽