交大模拟电路课件19

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1、3.2绝缘栅型场效应管N沟道IGFET耗尽型增强型P沟道N沟道P沟道绝缘栅型场效应管的类别3.2.1增强型MOS管gsdN+N+SiO2保护层AlbP结构示意图PN+sgdN+以P型半导体作衬底形成两个PN结SiO2保护层引出两个电极引出两个电极引出栅极Al从衬底引出电极两边扩散两个高浓度的N区SiO2保护层PN+sgdN+Al故又称为MOS管管子组成a.金属（Metal)b.氧化物(Oxide)c.半导体(Semiconductor)1.工作原理电路连接图PN+sgdN+–++–(1)uGS=0,uDS≠0源

2、极和漏极之间始终有一个PN结反偏，iD=0PN+sgN+iD=0d–++–PN+sgN+iD=0d–++–(2)uGS>0,uDS=0产生垂直向下的电场PN+sgN+iD=0g–++–电场排斥空穴吸引电子形成耗尽层PN+sgN+iD=0d–++–形成导电沟道当uGS=UGS(th)时出现反型层PN+sgN+iD=0d–++–UGS(th)——开启电压N沟道增强型MOS管，简称NMOSN沟道PN+SGN+iD>0D–++–uDS(d)沟道反型层呈楔形(b)沿沟道有电位梯度(3)当uGS>UGS(th）,uDS>0

3、时(c)绝缘层内不同点的电场强度不同,左高右低(a)漏极电流iD>0uDS增大，iD增大a.uDS升高沟道变窄PN+SGN+iD>0D–++–uDS反型层变窄b.当uGD=uGS–uDS=UGS(th）时PN+SGN+iD>0D–++–uDS沟道在漏极端夹断(b)管子预夹断(a)iD达到最大值c.当uDS进一步增大(a)iD达到最大值且恒定PN+SGN+iD>0D–++–uDSPN+SGN+D–++–uDS沟道夹断区延长(b)管子进入恒流区增强型NMOS管工作原理动画演示2．伏安特性与参数a．输出特性可变电阻区

4、放大区截止区输出特性曲线24061020(1)可变电阻区(a)uDS较小，沟道尚未夹断(b)uDS＜uGS–

5、UGS(th)

6、(c)管子相当于受uGS控制的电阻各区的特点可变电阻区24061020(2)放大区(饱和区、恒流区)(a)沟道预夹断(c)iD几乎与uDS无关(d)iD只受uGS的控制(b)uDS>uGS–

7、UGS(th)

8、放大区24061020截止区(a)uGS＜UGS(th)(3)截止区(b)沟道完全夹断(c)iD=024061020管子工作于放大区时函数表达式b．转移特性曲线式中，K为与管子有关的

9、参数。O转移特性曲线[例]图示为某一增强型NMOS管的转移特性。试求其相应的常数K值。[解]由图可知，该管的UGS（th）=2V当UGS=8V时，ID=2mA故02468123.2.2耗尽型MOS管1.MOS管结构示意图sgdN+N+SiO2Alb耗尽层（导电沟道）反型层P绝缘层中渗入了正离子PN+sdN+出现反型层形成导电沟道g导电沟道增宽a.导电沟道变窄b.耗尽型MOS管可以在uGS为正或负下工作。PN+sdN++–g2．伏安特性与参数24061020可变电阻区放大区截止区a

10、．输出特性曲线b．转移特性曲线函数表达式转移特性曲线O工作于放大区时增强型与耗尽型管子的区别耗尽型增强型当时当时MOSFET符号增强型耗尽型GSDSGDP沟道GSDN沟道GSDJFET符号N沟道P沟道场效应管的特点（与双极型晶体管比较）(1)场效应管是一种电压控制器件，即通过uGS来控制iD；双极型晶体管是一种电流控制器件，即通过iB来控制iC。(2)场效应管的输入端电流几乎为零，输入电阻非常高;双极型晶体管的发射结始终处于正向偏置，有一定的输入电流，基极与发射极间的输入电阻较小。(3)场效应管是利用多数（一种

11、极性）载流子导电的;在双极型晶体管中二种极性的载流子（电子和空穴）同时参与了导电。(4)场效应管具有噪声小、受辐射的影响小、热稳定性较好，且存在零温度系数工作点。(5)场效应管的结构对称，有时（除了源极和衬底在制造时已连在一起的MOS管）漏极和源极可以互换使用，且各项指标基本不受影响，使用方便、灵活。(6)场效应管制造工艺简单，有利于大规模集成。每个MOS场效应管在硅片上所占的面积只有双极性晶体管5%。场效应管的跨导小，当组成放大电路时，在相同的负载电阻下，电压放大倍数比双极性晶体管低。(8)由于MOS管的输入

12、电阻高，由外界感应产生的电荷不易泄露，而栅极上的绝缘层又很薄，这将在栅极上产生很高的电场强度，以致引起绝缘层的击穿而损坏管子。2.绝缘栅场效应管的栅极为什么不能开路？思考题1.与双极型晶体管相比，场效应管主要有哪些特点？