MOSFET基础知识介绍.ppt

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1、FET基礎知識及電參數測試介紹场效应三极管只有一种载流子参与导电，且利用电场效应来控制电流的三极管，称为场效应管，也称单极型三极管。场效应管分类结型场效应管绝缘栅型场效应管特点单极型器件(一种载流子导电)；输入电阻高；工艺简单、易集成、功耗小、体积小、成本低。DSGN符号结型场效应管一、结构图1N沟道结型场效应管结构图N型沟道N型硅棒栅极源极漏极P+P+P型区耗尽层(PN结)在漏极和源极之间加上一个正向电压，N型半导体中多数载流子电子可以导电。导电沟道是N型的，称N沟道结型场效应管。P沟道场效应管图2P沟道结型场效应管结构图N+N+

2、P型沟道GSDP沟道场效应管是在P型硅棒的两侧做成高掺杂的N型区(N+),导电沟道为P型，多数载流子为空穴。符号GDS二、工作原理N沟道结型场效应管用改变UGS大小来控制漏极电流ID的。GDSNN型沟道栅极源极漏极P+P+耗尽层在栅极和源极之间加反向电压，耗尽层会变宽，导电沟道宽度减小，使沟道本身的电阻值增大，漏极电流ID减小，反之，漏极ID电流将增加。耗尽层的宽度改变主要在沟道区。二、工作原理N沟道结型场效应管用改变UGS大小来控制漏极电流ID的。GDSNN型沟道栅极源极漏极P+P+耗尽层*在栅极和源极之间加反向电压，耗尽层会变宽

3、，导电沟道宽度减小，使沟道本身的电阻值增大，漏极电流ID减小，反之，漏极ID电流将增加。*耗尽层的宽度改变主要在沟道区。1.设UDS=0，在栅源之间加负电源VGG，改变VGG大小。观察耗尽层的变化。ID=0GDSN型沟道P+P+(a)UGS=0UGS=0时，耗尽层比较窄，导电沟比较宽UGS由零逐渐增大，耗尽层逐渐加宽，导电沟相应变窄。当UGS=UGS(off），耗尽层合拢，导电沟道被夹断，夹断电压UGS(off)为负值。ID=0GDSP+P+N型沟道(b)UGS<0VGGID=0GDSP+P+(c)UGS=UPVGG2.在漏源极间加

4、正向VDD，使UDS>0，在栅源间加负电源VGG，观察UGS变化时耗尽层和漏极ID。UGS=0,UDG<，ID较大。GDSP+NISIDP+P+VDDVGGUGS<0，UDG<,ID较小。GDSNISIDP+P+VDD注意：当UDS>0时，耗尽层呈现楔形。(a)(b)GDSP+NISIDP+P+VDDVGGUGS<0,UDG=

5、UGS(off)

6、,ID更小,预夹断UGS≤UGS(th),UDG>

7、UGS(off)

8、,ID0,夹断GDSISIDP+VDDVGGP+P+(1)改变UGS，改变了PN结中电场，控制了ID，故称场效应管；(

9、2)结型场效应管栅源之间加反向偏置电压，使PN反偏，栅极基本不取电流，因此，场效应管输入电阻很高。(c)(d)三、特性曲线1.转移特性(N沟道结型场效应管为例)OUGSIDIDSSUGS(off)圖5转移特性UGS=0，ID最大；UGS愈负，ID愈小；UGS=UGS(off)，ID0。两个重要参数饱和漏极电流IDSS(UGS=0时的ID)夹断电压UGS(off)(ID=0时的UGS)UDSIDVDDVGGDSGV+V+UGS圖4特性曲线测试电路+mA1.转移特性OuGS/VID/mAIDSSUGS(off)图6转移特性2.漏

10、极特性当栅源之间的电压UGS不变时，漏极电流ID与漏源之间电压UDS的关系，即结型场效应管转移特性曲线的近似公式：≤≤IDSS/VID/mAUDS/VOUGS=0V-1-2-3-4-5-6-7预夹断轨迹恒流区击穿区可变电阻区漏极特性也有三个区：可变电阻区、恒流区和击穿区。2.漏极特性UDSIDVDDVGGDSGV+V+UGS图7特性曲线测试电路+mA图8漏极特性场效应管的两组特性曲线之间互相联系，可根据漏极特性用作图的方法得到相应的转移特性。UDS=常数ID/mA0-0.5-1-1.5UGS/VUDS=15V5ID/mAUDS

11、/V0UGS=0-0.4V-0.8V-1.2V-1.6V101520250.10.20.30.40.5结型场效应管栅极基本不取电流，其输入电阻很高，可达107以上。如希望得到更高的输入电阻，可采用绝缘栅场效应管。图9在漏极特性上用作图法求转移特性绝缘栅型场效应管由金属、氧化物和半导体制成。称为金属-氧化物-半导体场效应管，或简称MOS场效应管。特点：输入电阻可达109以上。类型N沟道P沟道增强型耗尽型增强型耗尽型UGS=0时漏源间存在导电沟道称耗尽型场效应管；UGS=0时漏源间不存在导电沟道称增强型场效应管。一、N沟道增强型MO

12、S场效应管1.结构P型衬底N+N+BGSDSiO2源极S漏极D衬底引线B栅极G图10N沟道增强型MOS场效应管的结构示意图2.工作原理绝缘栅场效应管利用UGS来控制“感应电荷”的多少，改变由这些“感应电荷”形成的导电沟道的状况，以控制