最新模电课件3、4、5章合集课件ppt.ppt

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1、模电课件3、4、5章合集1.4.1结型场效应管1.4.2绝缘栅型场效应管1.4.3场效应管的主要参数1.4.4场效应管与晶体管的比较1.4场效应管结型场效应管的实际结构在N型半导体上制作两个高掺杂的P区,并将它们连在一起1.4.1结型场效应管b.uGS(uGS(off),0),uDS对漏电流iD的影响uDSiD,漏,源极间出现电势差uGD>uGS(off)uGD=uGS(off)uGD

2、断区并不是完全将沟道夹断,而是允许电子窄缝中高速流过c.uGDUGS(off)),对应于不同uGS,d-s间等效成不同阻值电阻总结:当uGD=UGS(off)时,d-s间预夹断当g-d间出现夹断时(uGD

3、性曲线输出特性曲线:栅-源电压UGS一定时,漏极电流iD与漏-源电压uDS间的函数关系转移特性曲线:漏-源电压UDS一定时,漏极电流iD与栅-源电压uGS间的函数关系类似于晶体管,结型场效应管的极间电压和各电极电流之间的关系通常由输出和转移两组特性曲线来表示输出特性曲线输出特性曲线可变电阻区(非饱和区):iD与uDS近似线性增长,增加的比值由uGS控制恒流区(饱和区):管子预夹断后.iD近似为uGS控制的电流源夹断区:iD0击穿区:uDS过大,管子被击穿与输出曲线有严格的对应关系工作在可变电阻区时,不同的uDS所对应的曲

4、线差别很大工作在恒流区时,不同uDS所对应的转移特性曲线基本重合转移特性曲线转移特性曲线输出特性曲线(IDSS饱和漏极电流)工作原理相同,不同之处是:P沟道的多子是空穴与N沟道相比,P沟道的对应的电压(电流)极性正好相反.3.P沟道与N沟道结型场效应管的区别N(P)沟道的特性曲线如下图所示(关于原点对称)N沟道P沟道在某些工作条件下,结型场效应管栅-源间的电阻(107)仍嫌不够高,且高温下阻值会显著下降.另外,将它高度集成化还比较复杂.而绝缘栅型场效应管可较好解决这些问题.绝缘栅型场效应管N沟道(增强型,耗尽型)P沟道(

5、增强型,耗尽型)IGFET的栅极与源极(漏极)间用SiO2绝缘,由于栅极为金属铝,又被称为MOS管(Metal-Oxide-semiconductor)1.4.2绝缘栅型场效应管(InsulatedGateFET)1.N沟道增强型MOS场效应管a.结构在低掺杂的P型硅片上加入两个高掺杂的N区作为分别作为源极与漏极.半导体表面覆盖SiO2绝缘层,并在上面再制造一层金属铝做为栅极.1.N沟道增强型MOS场效应管b.工作原理(uDS=0,uGS>=0)uGS=0时,漏极与源极间不存在导电沟道uGS,由于绝缘层,金属栅极被充电而

6、聚集正电荷,正电荷排斥P区的空穴向下运动,N间出现负离子区,形成耗尽层uGS=0uGS>0b.工作原理(uDS=0,uGS>=0)uGS,衬底的电子被吸引,在耗尽层与绝缘层间形成N形薄层,(反型层),即导电沟道.此时的uGS称为开启电压UGS(th)uGS,反型层增加,而耗尽层不再变化可用uGS大小控制导电沟道的宽度1.N沟道增强型MOS场效应管b.工作原理当uGS大于开启电压UGS(th)后,MOS管的表现与JFET相同uGS为大于UGS(th)的某一值时uDS对iD的影响当uGD=(uGS-uDS)=UGS(

7、th)时,d-s间预夹断.当g-d间夹断(uGD0P沟道增强型开启电压UGS(th)<01.N沟道耗尽型MOS场效应管a.结构制造过程中,在SiO2绝缘层中事先掺入大量正离子uGS=0时

8、,正离子导致反型层的出现.漏-源间存在导电沟道uGS可正可负.uGS>0时,反型层加宽,uGS<0时,反型层变窄,反型层消失时的电压为夹断电压UGS(off)1.N沟道耗尽型MOS场效应管b.特性曲线与N沟道增强型MOS管的曲线相似P沟道耗尽型曲线关于原点对称(P49)N沟道耗尽型MOS管的特性曲线增强