【正文】 uGS(off)時(shí)， ds之間預(yù)夾斷 (3)當(dāng) uDS使 uGD uGS(off)時(shí)， iD幾乎僅僅決定于 uGS ， 而與 uDS 無(wú)關(guān)。此時(shí)， 可以把 iD近似看成 uGS控制的電流源。 第一章 常用半導(dǎo)體器件 安徽工程科技學(xué)院電工電子技術(shù)教研室－－模擬電路多媒體課件 二、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的特性曲線 1. 轉(zhuǎn)移特性 (N 溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管為例 ) 常數(shù)?? DS)( GSD UufiO uGS iD IDSS UGS(off) 圖 轉(zhuǎn)移特性 uGS = 0 ， iD 最大；uGS 愈負(fù)， iD 愈??；uGS = UGS(off) ， iD ? 0。 兩個(gè)重要參數(shù) 飽和漏極電流 IDSS(UGS = 0 時(shí)的 ID) 夾斷電壓 UGS(off) (ID = 0 時(shí)的 UGS) UDS iD VDD VGG D S G V ? ? V ? ? uGS 特性曲線測(cè)試電路 ? ? mA 第一章 常用半導(dǎo)體器件 安徽工程科技學(xué)院電工電子技術(shù)教研室－－模擬電路多媒體課件 轉(zhuǎn)移特性 O uGS/V ID/mA IDSS UP 圖 轉(zhuǎn)移特性 2. 輸出特性曲線 當(dāng)柵源 之間的電壓 UGS 不變時(shí) ， 漏極電流 iD 與漏源之間電壓 uDS 的關(guān)系 ， 即 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管轉(zhuǎn)移特性曲線的近似公式： 常數(shù)?? GS)( DSD Uufi)0( )1(GSG S ( o f f )2G S ( o f f )GSD S SDuUUuIi ??≤ ≤ 第一章 常用半導(dǎo)體器件 安徽工程科技學(xué)院電工電子技術(shù)教研室－－模擬電路多媒體課件 IDSS/V PGSDS UUU ??iD/mA uDS /V O UGS = 0V 1 2 3 4 5 6 7 V8P ?U預(yù)夾斷軌跡 恒流區(qū) 可變電阻區(qū) 漏極特性也有三個(gè)區(qū)： 可變電阻區(qū) 、 恒流區(qū)和夾斷區(qū) 。 圖 (b) 漏極特性 輸出特性 （ 漏極特性） 曲線 夾斷區(qū) UDS iD VDD VGG D S G V ? ? V ? ? uGS 圖 (a)特性曲線測(cè)試電路 ? ? mA 擊穿區(qū) 第一章 常用半導(dǎo)體器件 安徽工程科技學(xué)院電工電子技術(shù)教研室－－模擬電路多媒體課件 ＊ 結(jié)型 P 溝道的特性曲線 S G D 轉(zhuǎn)移特性曲線 iD UGS（ Off） IDSS O uGS 輸出特性曲線 ? ? ? o 柵源加正偏電壓， (PN結(jié)反偏 )漏源加反偏電壓。 第一章 常用半導(dǎo)體器件 安徽工程科技學(xué)院電工電子技術(shù)教研室－－模擬電路多媒體課件 絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管 MOSFET MetalOxide Semiconductor Field Effect Transistor 由金屬 、 氧化物和半導(dǎo)體制成 。 稱為 金屬 氧化物 半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管 ， 或簡(jiǎn)稱 MOS 場(chǎng)效應(yīng)管 。 特點(diǎn)：輸入電阻可達(dá) 1010 ? 以上 。 類型 N 溝道 P 溝道 增強(qiáng)型 耗盡型 增強(qiáng)型 耗盡型 UGS = 0 時(shí)漏源間存在導(dǎo)電溝道稱 耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管； UGS = 0 時(shí)漏源間不存在導(dǎo)電溝道稱 增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管 。 第一章 常用半導(dǎo)體器件 安徽工程科技學(xué)院電工電子技術(shù)教研室－－模擬電路多媒體課件 一、 N 溝道增強(qiáng)型 MOS 場(chǎng)效應(yīng)管 結(jié)構(gòu) P 型襯底 N+ N+ B G S D SiO2 源極 S 漏極 D 襯底引線 B 柵極 G 圖 N 溝道增強(qiáng)型 MOS 場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)示意圖 S G D B 第一章 常用半導(dǎo)體器件 安徽工程科技學(xué)院電工電子技術(shù)教研室－－模擬電路多媒體課件 1. 工作原理 絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管利用 UGS 來(lái)控制 “ 感應(yīng)電荷 ” 的多少 ， 改變由這些 “ 感應(yīng)電荷 ” 形成的導(dǎo)電溝道的狀況 ，以控制漏極電流 ID。 (1)UGS = 0 漏源之間相當(dāng)于兩個(gè)背靠背的 PN 結(jié) ， 無(wú)論漏源之間加何種極性電壓 ， 總是不導(dǎo)電 。 S B D 第一章 常用半導(dǎo)體器件 安徽工程科技學(xué)院電工電子技術(shù)教研室－－模擬電路多媒體課件 (2) UDS = 0， 0 UGS UGS(th) P 型襯底 N+ N+ B G S D 柵極金屬層將聚集正電荷 ，它們排斥 P型襯底靠近 SiO2 一側(cè)的空穴 ， 形成由負(fù)離子組成的耗盡層 。 增大 UGS 耗盡層變寬 。 VGG ? ? ? ? ? ? (3) UDS = 0， UGS ≥ UGS(th) 由于吸引了足夠多 P型襯底的電子 ， 會(huì)在耗盡層和 SiO2 之間形成可移動(dòng)的表面電荷層 —— ? ? ? N 型溝道 反型層、 N 型導(dǎo)電溝道。 UGS 升高， N 溝道變寬。因?yàn)? UDS = 0 ，所以 ID = 0。 UGS(th) 或 UT為開始形成反型層所需的 UGS，稱 開啟電壓 。 第一章 常用半導(dǎo)體器件 安徽工程科技學(xué)院電工電子技術(shù)教研室－－模擬電路多媒體課件 (4) UDS 對(duì)導(dǎo)電溝道的影響 (UGS UT) 導(dǎo)電溝道呈現(xiàn)一個(gè)楔形 。漏極形成電流 ID 。 b. UDS= UGS – UT， UGD = UT 靠近漏極溝道達(dá)到臨界開啟程度 ， 出現(xiàn)預(yù)夾斷 。 c. UDS UGS – UT， UGD UT 由于夾斷區(qū)的溝道電阻很大 ， UDS 逐漸增大時(shí) ， 導(dǎo)電溝道兩端電壓基本不變 ， iD因而基本不變 。 a. UDS UGS – UT ， 即 UGD = UGS – UDS UT P 型襯底 N+ N+ B G S D VGG VDD P 型襯底 N+ N+ B S D VGG VDD P 型襯底 N+ N+ B G S D VGG VDD 夾斷區(qū) 第一章 常用半導(dǎo)體器件 安徽工程科技學(xué)院電工電子技術(shù)教研室－－模擬電路多媒體課件 D P型襯底 N+ N+ B G S VGG VDD P型襯底 N+ N+ B G S D VGG VDD P型襯底 N+ N+ B G S D VGG VDD 夾斷區(qū) 圖 UDS 對(duì)導(dǎo)電溝道的影響 (a) UGD UT (b) UGD = UT (c) UGD UT 在 UDS UGS – UT時(shí)，對(duì)應(yīng)于不同的 uGS就有一個(gè)確定的 iD 。 此時(shí)， 可以把 iD近似看成是 uGS控制的電流源。 第一章 常用半導(dǎo)體器件 安徽工程科技學(xué)院電工電子技術(shù)教研室－－模擬電路多媒體課件 3. 特性曲線與電流方程 (a)轉(zhuǎn)移特性 (b)輸出特性 UGS UT ， iD = 0； UGS ≥ UT， 形成導(dǎo)電溝道 ， 隨著 UGS 的增加 ，ID 逐漸增大 。 2TGSDOD )1( ?? UuIi(當(dāng) UGS UT 時(shí) ) 三個(gè)區(qū)：可變電阻區(qū) 、恒流區(qū) (或飽和區(qū) )、 夾斷區(qū) 。 UT 2UT IDO uGS /V iD /mA O 圖 (a) 圖 (b) iD/mA uDS /V O TGS UU ?預(yù)夾斷軌跡 恒流區(qū) 可變電阻區(qū) 夾斷區(qū)。 UGS增加 第一章 常用半導(dǎo)體器件 安徽工程科技學(xué)院電工電子技術(shù)教研室－－模擬電路多媒體課件 二、 N 溝道耗盡型 MOS 場(chǎng)效應(yīng)管 P型襯底 N+ N+ B G S D ++++++ 制造過程中預(yù)先在二氧化硅的絕緣層中摻入正離子 ，這些正離子電場(chǎng)在 P 型襯底中 “ 感應(yīng) ” 負(fù)電荷 ， 形成 “ 反型層 ” 。 即使 UGS = 0 也會(huì)形成 N 型導(dǎo)電溝道 。 ++++++ UGS = 0， UDS 0， 產(chǎn)生較大的漏極電流； UGS 0， 絕緣層中正離子感應(yīng)的負(fù)電荷減少 ， 導(dǎo)電溝道變窄 ， iD 減??； UGS = UP , 感應(yīng)電荷被“ 耗盡 ” ， iD ? 0。 UP或 UGS(off)稱為夾斷電壓 圖 第一章 常用半導(dǎo)體器件 安徽工程科技學(xué)院電工電子技術(shù)教研室－－模擬電路多媒體課件 N 溝道耗盡型 MOS 管特性 工作條件： UDS 0； UGS 正、負(fù)、零均可。 iD/mA uGS /V O UP (a)轉(zhuǎn)移特性 IDSS 耗盡型 MOS 管的符號(hào) S G D B (b)輸出特性 iD/mA uDS /V O +1V UGS=0 ?3 V ?1 V ?2 V 4 3 2 1 5 10 15 20 N 溝道耗盡型 MOSFET 第一章 常用半導(dǎo)體器件 安徽工程科技學(xué)院電工電子技術(shù)教研室－－模擬電路多媒體課件 三、 P溝道 MOS管 MOS管 的開啟電壓 UGS(th) 0 當(dāng) UGS UGS(th) ， 漏 源之間應(yīng)加負(fù)電源電壓 管子才導(dǎo)通 ,空穴導(dǎo)電 。 MOS管 的夾斷電壓 UGS(off)＞ 0 UGS 可在正、負(fù)值的一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì) iD的控制 ， 漏 源之間應(yīng)加負(fù)電源電壓。 S G D B P溝道 S G D B P溝道 四、 VMOS管 VMOS管漏區(qū)散熱面積大， 可制成大功率管。 第一章 常用半導(dǎo)體器件 安徽工程科技學(xué)院電工電子技術(shù)教研室－－模擬電路多媒體課件 種 類 符 號(hào) 轉(zhuǎn)移特性曲線 輸出特性曲線 結(jié)型 N 溝道 耗盡型 結(jié)型 P 溝道 耗盡型 絕緣 柵型 N 溝道 增強(qiáng)型 S G D S G D ? ? ? o S G D B uGS iD O UT 各類場(chǎng)效應(yīng)管的符號(hào)和特性曲線 + UGS = UT uDS iD + + + O iD UGS= 0V ? ? ? uDS O uGS iD UP IDSS O uGS iD /mA UP IDSS O 第一章 常用半導(dǎo)體器件 安徽工程科技學(xué)院電工電子技術(shù)教研室－－模擬電路多媒體課件 種 類 符 號(hào) 轉(zhuǎn)移特性曲線 輸出特性曲線 絕緣 柵型 N 溝道 耗盡型 絕緣 柵型 P 溝道 增強(qiáng)型 耗盡型 ID S G D B UDS ID _ UGS=0 + _ O ID UGS UP IDSS O S G D B ID S G D B ID ID UGS UT O ID UGS UP IDSS O _ _ o _ ? _ o ? 第一章 常用半導(dǎo)體器件 安徽工程科技學(xué)院電工電子技術(shù)教研室－－模擬電路多媒體課件 場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù) 一、直流參數(shù) 1. 飽和漏極電流 IDSS 2. 夾斷電壓 UP 或 UGS(off) 3. 開啟電壓 UT 或 UGS(th) 4. 直流輸入電阻 RGS 為耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管的一個(gè)重要參數(shù)。 為增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管的一個(gè)重要參數(shù)。 為耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管的一個(gè)重要參數(shù)。 輸入電阻很高。結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管一般在 107 ? 以上， 絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管更高，一般大于 109 ?。 第一章 常用半導(dǎo)體器件 安徽工程科技學(xué)院電工電子技術(shù)教研室－－模擬電路多媒體課件 二、交流參數(shù) 1. 低頻跨導(dǎo) gm 2. 極間電容 用以描述柵源之間的電壓 uGS 對(duì)漏極電流 iD 的控 制作用。 常數(shù)??DSGSDm ΔΔUuig單位： iD 毫安 (mA)； uGS 伏 (V)； gm 毫西門子 (mS) 這是場(chǎng)效應(yīng)管三個(gè)電極之間的等效電容 ， 包括 Cgs、 Cgd、 Cds。 極間電容愈小 ， 則管子的高頻性能愈好 。 一般為幾個(gè)皮法 。 第一章 常用半導(dǎo)體器件 安徽工程科技學(xué)院電工電子技術(shù)教研室－－模擬電路多媒體課件 三、極限參數(shù) 3. 漏極最大允許耗散功率