《CH04全部》PPT课件

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1、场效应管BJT是一种电流控制器件(iB~iC)，工作时，多数载流子和少数载流子都参与运行，所以被称为双极型器件。场效应管（FieldEffectTransistor简称FET）是一种电压控制器件(vGS~iD)，工作时，只有一种载流子参与导电，因此它是单极型器件。FET因其制造工艺简单，功耗小，温度特性好，输入电阻极高等优点，得到了广泛应用。P沟道耗尽型（D型）P沟道P沟道N沟道增强型（E型）N沟道N沟道FET场效应管JFET结型MOSFET(IGFET)绝缘栅型耗尽型：场效应管没有加偏置电压时，就有导电沟道存在增强型：场效应管没有加偏置电压时，没有导电沟道场效应管的分类：4.1金属-氧化

2、物-半导体（MOS）场效应管4.1.1N沟道增强型MOSFET4.1.5MOSFET的主要参数4.1.2N沟道耗尽型MOSFET4.1.3P沟道MOSFET4.1.4沟道长度调制效应4.1.1N沟道增强型MOSFET1.结构（N沟道）L：沟道长度W：沟道宽度tox：绝缘层厚度4.1.1N沟道增强型MOSFET1.结构（N沟道）绝缘栅型场效应管(MetalOxideSemiconductorFET)，简称MOSFET。分为：增强型N沟道、P沟道耗尽型N沟道、P沟道1.N沟道增强型MOS管结构（4个电极）漏极d，源极s，栅极g，衬底b。符号MOSFET结构动画演示4.1.1N沟道增强型MO

3、SFET2.工作原理当vDS=0且vGS＞0V时→g、b间存在纵向电场→将靠近栅极下方的空穴向下排斥，留下带负电的离子→形成耗尽层。当vGS=0V时，漏源之间相当两个背靠背的PN结，在d、s之间加上电压后，总有一个PN结反偏，不会形成电流，即管子截止。再增加vGS→纵向电场↑→将P区少子电子聚集到P区表面→形成导电沟道（反型层、感生沟道），如果此时加有漏源电压，就可以形成漏极电流iD。①栅源电压vGS的控制作用注意：由于有SiO2绝缘层，故栅极电流为0。定义：开启电压（VT）——刚刚产生沟道所需的栅—源电压VGS。N沟道增强型MOS管的基本特性：vGS＜VT，管子截止，vGS＞VT，管子导

4、通。vGS越大，沟道越宽，在相同的漏源电压vDS作用下，漏极电流ID越大。4.1.1N沟道增强型MOSFET2.工作原理②漏源电压vDS对漏极电流id的影响当vGS＞VT，且固定为某一值时，来分析漏源电压VDS对漏极电流ID的影响。（设VT=2V，vGS=4V）（a）vDS=0时，iD=0。（b）vDS↑→iD↑；同时沟道靠漏区变窄。（c）当vDS增加到使vGD＝vGS－vDS＝VT时，沟道靠漏区夹断，称为预夹断。（d）vDS再增加，预夹断区加长，vDS增加的部分基本降落在随之加长的夹断沟道上，iD基本不变。2.工作原理2.工作原理（3）vDS和vGS同时作用时给定一个vGS，就有一条不同

5、的iD–vDS曲线。MOSFET工作原理动画演示3.V-I特性曲线及大信号特性方程（1）输出特性及大信号特性方程①截止区当vGS＜VT时，导电沟道尚未形成，iD＝0，为截止工作状态。3.V-I特性曲线及大信号特性方程（1）输出特性及大信号特性方程②可变电阻区vDS≤（vGS－VT）由于vDS较小，可近似为rdso是一个受vGS控制的可变电阻3.V-I特性曲线及大信号特性方程（1）输出特性及大信号特性方程②可变电阻区n：反型层中电子迁移率Cox：栅极（与衬底间）氧化层单位面积电容本征电导因子其中Kn为电导常数，单位：mA/V23.V-I特性曲线及大信号特性方程（1）输出特性及大信号特性方程

6、③饱和区（恒流区又称放大区）vGS>VT，且vDS≥（vGS－VT）是vGS＝2VT时的iDV-I特性：3.V-I特性曲线及大信号特性方程（2）转移特性4.1.2N沟道耗尽型MOSFET1.结构和工作原理（N沟道）二氧化硅绝缘层中掺有大量的正离子可以在正或负的栅源电压下工作，而且基本上无栅流特点：当vGS=0时，就有沟道，加入vDS，就有iD。当vGS＞0时，沟道增宽，iD进一步增加。当vGS＜0时，沟道变窄，iD减小。在栅极下方的SiO2层中掺入了大量的金属正离子。所以当vGS=0时，这些正离子已经感应出反型层，形成了沟道。夹断电压（VP）:沟道刚刚消失所需的栅源电压vGS。4.1.2N

7、沟道耗尽型MOSFET1.结构和工作原理（N沟道）4.1.2N沟道耗尽型MOSFET2.V-I特性曲线及大信号特性方程（N沟道增强型）4.1.3P沟道MOSFET4.1.4沟道长度调制效应实际上饱和区的曲线并不是平坦的L的单位为m当不考虑沟道调制效应时，＝0，曲线是平坦的。修正后4.1.5MOSFET的主要参数一、直流参数1.开启电压VT（增强型参数）2.夹断电压VP（耗尽型参数）3.饱和漏电流IDSS（耗尽型参数）