第3章-場效應(yīng)管-wenkub
2022-09-02 10:54:22 本頁面
【正文】 。 COX （ = ? / ?OX）為單位面積的柵極電容量。 當(dāng) VGS為常數(shù)時(shí)， VDS??ID近似線性 ?，表現(xiàn)為一種電阻特性； ID/mA VDS /V 0 VDS = VGS –VGS(th) VGS =5V 4V 當(dāng) VDS為常數(shù)時(shí)， VGS ??ID ?，表現(xiàn)出一種壓控電阻的特性。 利用半導(dǎo)體表面的電場效應(yīng) ， 通過柵源電壓VGS的變化 ， 改變感生電荷的多少 ， 從而改變感生溝道的寬窄 ， 控制漏極電流 ID。 因此 VDS ? → ID略 ?。 此時(shí) Ron ?→ ID ?變慢。 反型層 VGS對溝道的控制視頻演示 ? VDS對溝道的控制 （假設(shè) VGS VGS(th) 且保持不變） ? VDS很小時(shí) → VGD ?VGS 。 N + N + P + P + P U S G D 增強(qiáng)型 MOS場效應(yīng)管 ? N溝道 EMOSFET結(jié)構(gòu)示意圖 源極 漏極 襯底極 SiO2 絕緣層 金屬柵極 P型硅 襯底 S G U D 電路符號(hào) l 溝道長度 W 溝道寬度 ? N溝道 EMOS管 外部工作條件 ? VDS 0 (保證柵漏 PN結(jié)反偏 )。 ? 場效應(yīng)管是單極型器件（三極管是雙極型器件）。 3. 體積小、重量輕、耗電少、壽命長。 場效應(yīng)管（ FET） : 是另一種具有正向受控作用的半導(dǎo)體器件。 結(jié)型場效應(yīng)管 場效管應(yīng)用原理 MOS場效應(yīng)管 第三章 場效應(yīng)管 本章重點(diǎn) 1. 了解場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)，理解其工作原理。 它是一種依靠電場效應(yīng)來控制電流大小的半導(dǎo)體器件。 4. 輸入阻抗高、噪聲低、熱穩(wěn)定性好。 場效應(yīng)管的分類： （ JFET） （絕緣柵）場效應(yīng)管（ MOSFET） 增強(qiáng)型 MOS管 (EMOS) 耗盡型 MOS管 (DMOS) N溝道（ NMOS) P溝道（ PMOS) 增強(qiáng)型 MOS管 (EMOS) 耗盡型 MOS管 (DMOS) N溝道 JFET P溝道 JFET 它是靠半導(dǎo)體表面電場效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)控制的半導(dǎo)體器件。 ? U接電路最低電位或與 S極相連 (保證源襯 PN結(jié)反偏 )。 此時(shí) W近似不變 ， 即 Ron不變 。 P P + N + N + S G D U VDS + VGS + P P + N + N + S G D U VDS + VGS + VDS對溝道的控制視頻演示 ? 當(dāng) VDS增加到使 VGD ?=VGS(th)時(shí) → A點(diǎn)出現(xiàn)預(yù)夾斷 （ D極附近的反型層消失，此時(shí) A點(diǎn)電位 VGA =VGS(th)） ? 若 VDS 繼續(xù) ?→ A點(diǎn)左移 → 出現(xiàn)夾斷區(qū) 此時(shí) VAS =VAG +VGS =VGS(th) +VGS （恒定） 若忽略溝道長度調(diào)制效應(yīng)，則近似認(rèn)為 l 不變（即 Ron不變）。 由上述分析可描繪出 ID隨 VDS 變化 的關(guān)系曲線： ID VDS 0 VGS –VGS(th) VGS一定 曲線形狀類似三極管輸出特性。 MOSFET工作原理： 由于 MOS管柵極電流為零，故不討論輸入特性曲線。 溝道預(yù)夾斷前對應(yīng)的工作區(qū)。 注意： NEMOS的非飽和區(qū)相當(dāng)于三極管的飽和區(qū)。 注意：飽和區(qū) （ 又稱有源區(qū) ） 對應(yīng)三極管的放大區(qū) 。 IG≈0， ID≈0 ? 擊穿區(qū) ? VDS增大到一定值時(shí) ?漏襯 PN結(jié)雪崩擊穿 ? ID劇增。 MOS集成電路： T D2 D1 D1 D2一方面限制 VGS間最大電壓，同時(shí)對感 生電荷起旁路作用。 即 VDS 0 、 VGS 0 外加電壓極性相反、電流 ID流向相反。 于是只要有漏源電壓，就有漏極電流存在。 N溝道耗盡型 MOSFET的輸出特性曲線和轉(zhuǎn)移特性曲線如圖所示。 N溝道增強(qiáng) 型 MOS管 N溝道耗盡 型 MOS管 P溝道增強(qiáng) 型 MOS管 P溝道耗盡 型 MOS管 四種 MOS場效應(yīng)管比較 VGS(th) ? 飽和區(qū)（放大區(qū)）外加電壓極性及數(shù)學(xué)模型 ? VDS極性取決于溝道類型 N溝道： VDS 0， P溝道 ： VDS 0 ? VGS極性取決于工作方式及溝道類型 增強(qiáng)型 MOS管： VGS 與 VDS 極性相同。 ? FET輸出端等效為 壓控電流源 ，滿足 平方律方程 ： 三極管輸出端等效為 流控電流源 ，滿足 IC=? IB 。 )/(1 DQds Ir ??rb?e rce b c e ib ic + + vbe vce gmvb?e ? MOS管 跨導(dǎo) QGSDm vig???2G S ( t h )GSOXD )(2 VVlWCI ?? ?利用 DQOXQGSDm 22 IlWCvig ?????得 三極管 跨導(dǎo) CQeQEBC Irvigm ??????? 通常 MOS管的跨導(dǎo)比 三極管的 跨導(dǎo)要小一個(gè)數(shù)量級以上，即 MOS管放大能力比三極管弱。 MOS管電路分析方法 場效應(yīng)管估算法分析思路
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