第3章-場效應管(編輯修改稿)
2024-09-01 10:54 本頁面
【文章內容簡介】 ? DMOS管結構 VGS=0時，導電溝道已存在 溝道線是實線 N溝道耗盡型 MOSFET的結構和符號如圖所示，它是 在柵極下方的 SiO2 絕緣層中摻入了大量的金屬正離子。所以當 VGS=0 時，這些正離子已經(jīng)在感應出反型層，在漏源之間形成了溝道 。 于是只要有漏源電壓，就有漏極電流存在。 符號 當 VGS＞ 0時，將使 ID進一步增加。 VGS＜ 0時，隨著 VGS的減小漏極電流逐漸減小，直至 ID=0。對應ID=0的 VGS稱為夾斷電壓，用符號 VGS(th)表示 ，有時也用 VP表示。 N溝道耗盡型 MOSFET的輸出特性曲線和轉移特性曲線如圖所示。 ? NDMOS管 伏安特性 ID/mA VDS /V 0 VDS = VGS –VGS(th) VGS =1V 1. 5V 1V 0. 5V 0V 0. 5V 1. 8V ID/mA VGS /V 0 VGS(th) VDS 0， VGS 正、負、零均可。 外部工作條件： DMOS管在飽和區(qū)與非飽和區(qū)的 ID表達式與 EMOS管相同 。 PDMOS與 NDMOS的差別僅在于電壓極性與電流方向相反。 N溝道增強 型 MOS管 N溝道耗盡 型 MOS管 P溝道增強 型 MOS管 P溝道耗盡 型 MOS管 四種 MOS場效應管比較 VGS(th) ? 飽和區(qū)（放大區(qū)）外加電壓極性及數(shù)學模型 ? 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 增強型 MOS管： VGS 與 VDS 極性相同。 耗盡型 MOS管： VGS 取值任意。 ? 飽和區(qū)數(shù)學模型與管子類型無關 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)學模型 DSG S ( t h )GSOXnD )( VVVlWCI ?? ?? FET直流簡化電路模型 (與三極管相對照 ) ? 場效應管 G、 S之間開路 ， IG?0。 三極管發(fā)射結由于正偏而導通，等效 為 VBE(on) 。 ? 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 。 2G S ( t h )GSOXD )(2 VVlWCI ?? ?S G D ID VGS S D G ID IG?0 ID(VGS ) + VBE(on) E C B IC IB IB ? + 小信號電路模型 ? MOS管簡化小信號電路模型 (與三極管對照 ) gmvgs rds g d s id vgs vds + + ? rds為 場效應管 輸出電阻： ? 由于場效應管 IG?0， 所以輸入電阻 rgs ??。 而三極管發(fā)射結正偏， 故輸入電阻 rb?e較小。 )/(1 CQce Ir ??與三極管 輸出電阻表達式 相似。 )/(1 DQds Ir ??rb?e rce b c e ib ic + + vbe vce gmvb?e ? MOS管 跨導 QGSDm vig???2G S ( t h )GSOXD )(2 VVlWCI ?? ?利用 DQOXQGSDm 22 IlWCvig ?????得 三極管 跨導 CQeQEBC Irvigm ??????? 通常 MOS管的跨導比 三極管的 跨導要小一個數(shù)量級以上，即 MOS管放大能力比三極管弱。 ? 計及襯底效應的 MOS管簡化電路模型 考慮到襯底電壓 vus對漏極電流 id的控制作用，小信號等效電路中需增加一個壓控電流源 gmuvus。 gmvgs rds g d s id vgs vds + + gmuvus gmu稱背柵跨導， 工程上 mQusDmu gvig ?????? 為常數(shù)，一般 ? = ~ ? MOS管高頻小信號電路模型 當高頻應用 、 需計及管子極間電容影響時 ， 應采用如下高頻等效電路模型 。 gmvgs rds g d s id vgs vds + + Cds Cgd Cgs 柵源極間平板電容 漏源極間電容 （漏襯與源襯之間的勢壘電容） 柵漏極間平板電容 場效應管電路分析方法與三極管電路分析方法相似 ， 可以采用 估算法 分析 電路直流工作點；采用 小信號等效電路法 分析電路動態(tài)指標 。 MOS管電路分析方法 場效應管估算法分析思路與三極管相同， 只是由于 兩種管子工作原理不同，從而使外部工作條件有明顯差異。因
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