绝缘珊场效应管精选文档.ppt

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1、绝缘珊场效应管本讲稿第一页，共十五页 2.2 2.2 场效应管场效应管 BJT是是一一种种电电流流控控制制元元件件(iB iC)，工工作作时时，多多数数载载流流子子和和少少数数载载流流子子都都参参与与运运行行，所所以以被被称称为为双双极型器件。极型器件。场场效效应应管管（简简称称FET）是是一一种种电电压压控控制制器器件件(uGS iD)，工工作作时时，只只有有一一种种载载流流子子参参与与导导电电，因因此此它它是是单极型器件。单极型器件。FET因因其其制制造造工工艺艺简简单单，功功耗耗小小，温温度度特特性性好好，输入电阻极高输入电阻极高等优点，得到了广泛应用。等优点，得到了广泛应用。本讲稿第二

2、页，共十五页FET的的分分 类类:FET分类：分类：绝缘栅场效应管绝缘栅场效应管结型场效应管结型场效应管增强型增强型耗尽型耗尽型N沟道沟道P沟道沟道N沟道沟道P沟道沟道N沟道沟道P沟道沟道本讲稿第三页，共十五页二.绝缘栅场效应三极管 绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管(FET)，简称，简称MOSFET。分为：分为：增强型增强型 N沟道、沟道、P沟道沟道 耗尽型耗尽型 N沟道、沟道、P沟道沟道 1.1.N沟道增强型沟道增强型MOS管管（1 1）结构结构 4个电极：漏极个电极：漏极D，源极源极S，栅极，栅极G和和 衬底衬底B。符号：符号：二氧化硅二氧化硅绝缘层绝缘层通常将衬底与通常将衬底与源极接在一

3、起源极接在一起本讲稿第四页，共十五页 当当uGS0V时时纵向电场纵向电场将靠近栅极下方的空穴向下将靠近栅极下方的空穴向下排斥排斥耗尽层。耗尽层。（2 2）工作原理）工作原理 当当uGS=0V时，漏源之间相当两个背靠背的时，漏源之间相当两个背靠背的 二极管，在二极管，在d、s之间加上电压也不会形成电流，即管子截止。之间加上电压也不会形成电流，即管子截止。再增加再增加uGS纵向电场纵向电场将将P区少子电子聚集到区少子电子聚集到P区表面区表面形成导电沟道，如果此形成导电沟道，如果此时加有漏源电压，就可以形成时加有漏源电压，就可以形成漏极电流漏极电流id。栅源电压栅源电压uGS的控制作用的控制作用本讲

4、稿第五页，共十五页 定义：定义：开启电压（开启电压（UT）刚刚产生沟道所需的刚刚产生沟道所需的栅源电压栅源电压UGS,也记为也记为UGS(th)。N沟道增强型沟道增强型MOS管的基本特性：管的基本特性：uGS UT，管子截止，管子截止，uGS UT，管子导通。，管子导通。uGS 越大，沟道越宽，在相同的漏源电压越大，沟道越宽，在相同的漏源电压uDS作用下，作用下，漏极电流漏极电流ID越大。越大。本讲稿第六页，共十五页 漏源电压漏源电压uDS对漏极电流对漏极电流id的控制作用的控制作用 当当uGSUT，且固定为某一值时，来分析漏源电，且固定为某一值时，来分析漏源电压压VDS对漏极电流对漏极电流I

5、D的影响。的影响。（设（设UT=2V，uGS=4V）（a）uds=0时，时，id=0。（截止区）（截止区）（b）uds id；同时沟道靠漏区变窄。同时沟道靠漏区变窄。（可变电阻区）（可变电阻区）（c）当）当uds增加到使增加到使ugd=UT时，时，沟道靠漏区夹断，称为沟道靠漏区夹断，称为预夹断预夹断。（d）uds再增加，预夹断区再增加，预夹断区加长，加长，uds增加的部分基本降落在随增加的部分基本降落在随之之加长加长的夹断沟道上，的夹断沟道上，id基本不变。基本不变。（恒流区）（恒流区）本讲稿第七页，共十五页（3 3）特性曲线）特性曲线 四个区：四个区：（a）可变电阻区）可变电阻区（预夹断前）

6、。（预夹断前）。输出特性曲线：输出特性曲线：iD=f(uDS)uGS=const（b）恒流区也称饱和）恒流区也称饱和 区（预夹断区（预夹断 后）。后）。（c）夹断区（截止区）。）夹断区（截止区）。（d）击穿区。）击穿区。可变电阻区可变电阻区恒流区恒流区截止区截止区击穿区击穿区iD受受uGS控制控制本讲稿第八页，共十五页 转移特性曲线转移特性曲线：iD=f(uGS)uDS=const 可根据输出特性曲线作出可根据输出特性曲线作出转移特性曲线转移特性曲线。例：作例：作uDS=10V的一条的一条转移特性曲线：转移特性曲线：UT本讲稿第九页，共十五页 一个重要参数一个重要参数跨导跨导gm：gm=iD/

7、uGS uDS=const (单位单位mS)gm的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用。的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用。在转移特性曲线上，在转移特性曲线上，gm为的曲线的斜率。为的曲线的斜率。在输出特性曲线上也可求出在输出特性曲线上也可求出gm。本讲稿第十页，共十五页 3、P沟道沟道MOSFET P沟道沟道MOSFET的工作原理与的工作原理与N沟道沟道 MOSFET完全相同，只不过导电的载流子不完全相同，只不过导电的载流子不同，供电电压极性不同而已。这如同双极型同，供电电压极性不同而已。这如同双极型三极管有三极管有NPN型和型和PNP型一样型一样。（请大家自学）（请大家自学）本讲稿

8、第十一页，共十五页4.MOS4.MOS管的主要参数管的主要参数（1）开启电压）开启电压UT（2）夹断电压）夹断电压UP（3）跨导）跨导gm：gm=iD/uGS uDS=const（4）直流输入电阻）直流输入电阻RGS 栅源间的等效电栅源间的等效电阻。由于阻。由于MOS管管栅源间有栅源间有sio2绝缘层，输绝缘层，输入电阻可达入电阻可达1091015。本讲稿第十二页，共十五页三三 .场效应管的主要参数场效应管的主要参数(1)(1)开启电压开启电压UT UT 是是MOS增强型管的参数，栅源电压小于开启电压的增强型管的参数，栅源电压小于开启电压的绝对值绝对值,场效应管不能导通。场效应管不能导通。（2

9、）夹断电压）夹断电压UP UP 是是MOS耗尽型和结型耗尽型和结型FET的参数，当的参数，当uGS=UP时时,漏极电漏极电流为零。流为零。（3）输入电阻）输入电阻RGS 结型场效应管，结型场效应管，RGS大于大于107，MOS场效应管场效应管,RGS可达可达1091015。（4）低频跨导低频跨导gm gm反映了栅压对漏极电流的控制作用，单位是反映了栅压对漏极电流的控制作用，单位是mS(毫西门子毫西门子)。本讲稿第十三页，共十五页四四.双极型和场效应型三极管的比较双极型和场效应型三极管的比较双极型三极管双极型三极管 单极型场效应管单极型场效应管载流子载流子多子多子+少子少子多子多子输入量输入量电

10、流输入电流输入电压输入电压输入控制控制电流控制电流源电流控制电流源电压控制电流源电压控制电流源输入电阻输入电阻几十到几千欧几十到几千欧几兆欧以上几兆欧以上噪声噪声较大较大较小较小静电影响静电影响不受静电影响不受静电影响易受静电影响易受静电影响制造工艺制造工艺不宜大规模集成不宜大规模集成适宜大规模和超大规适宜大规模和超大规模集成模集成本讲稿第十四页，共十五页总结分析1,绝缘珊场效应管按沟道可分哪两绝缘珊场效应管按沟道可分哪两类类?2,怎样理解怎样理解N沟道沟道?3,绝缘栅型场效应管有哪几个电极绝缘栅型场效应管有哪几个电极?4,画出画出N沟道增强型沟道增强型MOS管管5，绝缘珊场效应管的输出特性可分，绝缘珊场效应管的输出特性可分为哪几个区为哪几个区本讲稿第十五页，共十五页