第3章-場(chǎng)效應(yīng)管-全文預(yù)覽
【正文】 ? 飽和區(qū) (放大區(qū) ) 特點(diǎn)： ID只受 VGS控制，而與 VDS近似無(wú)關(guān)。 因此預(yù)夾斷后： VDS ? → ID 基本維持不變。 ? 利用微變等效電路分析交流指標(biāo) 。 ? 估算法 ? MOS管 截止模式判斷方法 假定 MOS管工作在放大模式： 飽和（放大）模式 非飽和模式 （需重新計(jì)算 Q點(diǎn)） N溝道管 ： VGS VGS(th) P溝道管 ： VGS VGS(th) 截止條件 ? 非飽和與飽和 （ 放大 ） 模式判斷方法 a)由直流通路寫(xiě)出管外電路 VGS與 ID之間關(guān)系式 。 gmvgs rds g d s id vgs vds + + gmuvus gmu稱背柵跨導(dǎo)， 工程上 mQusDmu gvig ?????? 為常數(shù)，一般 ? = ~ ? MOS管高頻小信號(hào)電路模型 當(dāng)高頻應(yīng)用 、 需計(jì)及管子極間電容影響時(shí) ， 應(yīng)采用如下高頻等效電路模型 。 而三極管發(fā)射結(jié)正偏， 故輸入電阻 rb?e較小。 ? 飽和區(qū)數(shù)學(xué)模型與管子類(lèi)型無(wú)關(guān) 2G S ( t h )GSOXD )(2 VVlWCI ?? ?? 臨界飽和工作條件 ? 非飽和區(qū)（可變電阻區(qū)）工作條件 |VDS | = | VGS –VGS(th) | |VGS| |VGS(th) |， |VDS | | VGS –VGS(th) | |VGS| |VGS(th) | ， ? 飽和區(qū)（放大區(qū)）工作條件 |VDS | | VGS –VGS(th) | |VGS| |VGS(th) |， ? 非飽和區(qū)（可變電阻區(qū)）數(shù)學(xué)模型 DSG S ( t h )GSOXnD )( VVVlWCI ?? ?? FET直流簡(jiǎn)化電路模型 (與三極管相對(duì)照 ) ? 場(chǎng)效應(yīng)管 G、 S之間開(kāi)路 ， IG?0。 外部工作條件： DMOS管在飽和區(qū)與非飽和區(qū)的 ID表達(dá)式與 EMOS管相同 。 VGS＜ 0時(shí)，隨著 VGS的減小漏極電流逐漸減小，直至 ID=0。 ID G S D 電路符號(hào) 耗盡型 MOS場(chǎng)效應(yīng)管 S G U D ID S G U D ID P P + N + S G D U N + N溝道DMOS N N + P + S G D U P + P溝道DMOS ? DMOS管結(jié)構(gòu) VGS=0時(shí)，導(dǎo)電溝道已存在 溝道線是實(shí)線 N溝道耗盡型 MOSFET的結(jié)構(gòu)和符號(hào)如圖所示，它是 在柵極下方的 SiO2 絕緣層中摻入了大量的金屬正離子。 若 | VUS | ? ? + VUS 耗盡層中負(fù)離子數(shù) ? 因 VGS不變（ G極正電荷量不變） ? ID ? VUS = 0 ID/mA VGS /V O 2V 4V 根據(jù)襯底電壓對(duì) ID的控制作用，又 稱 U極為 背柵極。 由于 MOS管 COX很小，因此當(dāng)帶電物體（或人）靠近金屬柵極時(shí)，感生電荷在 SiO2絕緣層中將產(chǎn)生很大的電壓 VGS(=Q /COX)， 使絕緣層擊穿，造成MOS管永久性損壞 。 通常 ? =( ~ )V1 ? 截止區(qū) 特點(diǎn)： 相當(dāng)于 MOS管三個(gè)電極斷開(kāi)。 ID/mA VDS /V 0 VDS = VGS –VGS(th) VGS =5V 4V 溝道預(yù)夾斷后對(duì)應(yīng)的工作區(qū)。 數(shù)學(xué)模型： 此時(shí) MOS管可看成阻值受 VGS控制的線性電阻器： VDS很小 MOS管工作在非飽區(qū)時(shí)， ID與 VDS之間呈線性關(guān)系： ])(2[2 2DSDSG S ( t h )GSOXnD VVVVl WCI ??? ??????????? G S ( t h )GSOXnon1VVWClR?其中： W、 l 為溝道的寬度和長(zhǎng)度。 ? NEMOS管輸出特性曲線 ? 非飽和區(qū) 特點(diǎn)： ID同時(shí)受 VGS與 VDS的控制。 ? 三極 管中多子、少子同時(shí)參與導(dǎo)電，故稱 雙極型器件。（飽和） ? 若考慮溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng) 則 VDS ? → 溝道長(zhǎng)度 l ? → 溝道電阻 Ron略 ?。 ? 若 VDS ?→ 則 VGD ? → 近漏端溝道寬度 ? → Ron增大 。 ? N溝道 EMOSFET溝道形成原理 ? 假設(shè) VDS =0，討論 VGS作用 P P + N + N + S G D U VDS =0 + VGS 形成空間電荷區(qū) 并與 PN結(jié)相通 VGS? 襯底表面層中 負(fù)離子 ?、電子 ? VGS ? 開(kāi)啟電壓 VGS(th) 形成 N型導(dǎo)電溝道 表面層 np VGS越大，反型層中 n 越多，導(dǎo)電能力越強(qiáng)。 JFET MOSFET MOS場(chǎng)效應(yīng)管 P溝道 （ PMOS） N溝道 （ NMOS） P溝道 （ PMOS） N溝道 （ NMOS） MOSFET 增強(qiáng)型 （ EMOS） 耗盡型 （ DMOS） N溝道 MOS管與 P溝道 MOS管工作原理相似，不同之處僅在于 它們形成電流的載流子性質(zhì)不同，因此導(dǎo)致加在各極上的電壓極性相反 。 概 述 場(chǎng)效應(yīng)管與三極管主要區(qū)別： ? 場(chǎng)效應(yīng)管輸入電阻遠(yuǎn)大于三極管輸入電阻。 2. 場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制器件。 3. 理解掌握?qǐng)鲂?yīng)管放大電路的分析方法。 2. 掌握?qǐng)鲂?yīng)管的符號(hào)、伏安特
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