模電基本元器ppt課件-資料下載頁
2025-05-01 01:41本頁面
【正文】 柵場效應(yīng)三極管 絕緣柵型場效應(yīng)管 ( Metal Oxide Semiconductor FET)，簡稱 MOSFET。 分為： 增強(qiáng)型 ? N溝道、 P溝道 耗盡型 ? N溝道、 P溝道 MOS管 （ 1） 結(jié)構(gòu) 4個電極：漏極 D， 源極 S，柵極 G和 襯底 B。 gsdb符號： N+ +NP 襯底s g db源極 柵極 漏極襯底 當(dāng) uGS＞ 0V時 →縱向電場 →將靠近柵極下方的空穴向下排斥 →耗盡層。 （ 2）工作原理 當(dāng) uGS=0V時，漏源之間相當(dāng)兩個背靠背的 二極管，在d、 s之間加上電壓也不會形成電流，即管子截止。 再增加 uGS→縱向電場 ↑ →將 P區(qū)少子電子聚集到 P區(qū)表面 →形成導(dǎo)電溝道，如果此時加有漏源電壓，就可以形成漏極電流 id。 ① 柵源電壓 uGS的控制作用 P 襯底sgN+bdVDD二氧化硅+Ns二氧化硅P 襯底gDDV+Nd+bNVGGid 定義： 開啟電壓（ UT） —— 剛剛產(chǎn)生溝道所需的 柵源電壓 UGS。 N溝道增強(qiáng)型 MOS管的基本特性： uGS ＜ UT，管子截止， uGS ＞ UT，管子導(dǎo)通。 uGS 越大，溝道越寬，在相同的漏源電壓 uDS作用下，漏極電流 ID越大。 ② 漏源電壓 uDS對漏極電流 id的控制作用 當(dāng) uGS＞ UT，且固定為某一值時，來分析漏源電 壓 VDS對漏極電流 ID的影響。 （設(shè) UT=2V， uGS=4V） （ a） uds=0時， id=0。 （ b） uds ↑→id↑； 同時溝道靠漏區(qū)變窄。 （ c）當(dāng) uds增加到使 ugd=UT時， 溝道靠漏區(qū)夾斷，稱為 預(yù)夾斷 。 （ d） uds再增加，預(yù)夾斷區(qū) 加長， uds增加的部分基本降落在隨之加長的夾斷溝道上， id基本不變。 s二氧化硅P 襯底gDDV+Nd+bNVGGid二氧化硅NisdNVb++DDdVP 襯底GG gN+P 襯底d+dDDVs+二氧化硅N NbiGGVg（ 3）特性曲線 四個區(qū)： （ a）可變電阻區(qū)（預(yù)夾斷前）。 ① 輸出特性曲線： iD=f(uDS)?uGS=const i(V)(mA)DDSuGS = 6Vuu= 5VGS= 4VuGSu= 3VGS（ b）恒流區(qū)也稱飽和 區(qū)（預(yù)夾斷 后）。 （ c）夾斷區(qū)（截止區(qū)）。 （ d）擊穿區(qū)。 可變電阻區(qū) 恒流區(qū) 截止區(qū) 擊穿區(qū) ② 轉(zhuǎn)移特性曲線 ： iD=f(uGS)?uDS=const 可根據(jù)輸出特性曲線作出 移特性曲線 。 例：作 uDS=10V的一條 轉(zhuǎn)移特性曲線： i(mA)DGS = 6Vuu= 5VGS= 4VuGSu= 3VGSuDS (V)Di(mA)10V12341432(V)uGS2 4 6UT 一個重要參數(shù) —— 跨導(dǎo) gm： gm=?iD/?uGS? uDS=const (單位 mS) gm的大小反映了柵源電壓對漏極電流的控制作用。 在轉(zhuǎn)移特性曲線上， gm為的曲線的斜率。 在輸出特性曲線上也可求出 gm。 1(mA)DSu= 6V= 3VuuGS (V)1D624i43= 5V(mA)243iDGS210V(V)△ u GSi△DGSu△i△D MOSFET 特點(diǎn)： 當(dāng) uGS=0時，就有溝道，加入 uDS， 就有 iD。 當(dāng) uGS＞ 0時，溝道增寬，iD進(jìn)一步增加。 當(dāng) uGS＜ 0時，溝道變窄，iD減小。 在柵極下方的 SiO2層中摻入了大量的金屬正離子。所以當(dāng)uGS=0時，這些正離子已經(jīng)感應(yīng)出反型層，形成了溝道。 定義： 夾斷電壓（ UP） —— 溝道剛剛消失所需的柵源電壓 uGS。 g 漏極s+N襯底P 襯底源極 d柵極bN++++ ++++++ + + sbgdN溝道耗盡型 MOSFET的 特性曲線 輸出特性曲線 轉(zhuǎn)移特性曲線 1 GS u 0 1 D (V) 1 2 2 (mA) 4 3 2 i 4 2 u u 3 10V =+2V 1 DS GS D (mA) i = 1V u GS GS GS =0V =+1V u u (V) = 2V＝ UP GS u UP P溝道耗盡型 MOSFET P溝道 MOSFET的工作原理與 N溝道 MOSFET完全相同，只不過導(dǎo)電的載流子不同，供電電壓極性不同而已。這如同雙極型三極管有 NPN型和 PNP型一樣。 4. MOS管的主要參數(shù) （ 1）開啟電壓 UT （ 2）夾斷電壓 UP （ 3）跨導(dǎo) gm ： gm=?iD/?uGS? uDS=const （ 4）直流輸入電阻 RGS —— 柵源間的等效電阻。由于 MOS管 柵源間有 sio2絕緣層，輸入電阻可達(dá) 109～ 1015。 本章小結(jié) 1． 半導(dǎo)體材料中有兩種載流子：電子和空穴 。 電子帶負(fù)電 ， 空穴帶正電。 在純凈半導(dǎo)體中摻入不同的雜質(zhì) ， 可以得到 N型半導(dǎo)體和 P型半導(dǎo)體 。 2． 采用一定的工藝措施 ， 使 P型和 N型半導(dǎo)體結(jié)合在一起 ， 就形成了 PN結(jié) 。 PN結(jié)的基本特點(diǎn)是單向?qū)щ娦?。 3． 二極管是由一個 PN結(jié)構(gòu)成的 。 其特性可以用伏安特性和一系列參數(shù)來描述 。 在研究二極管電路時 ， 可根據(jù)不同情況 ， 使用不同的二極管模型 。 4． BJT是由兩個 PN結(jié)構(gòu)成的 。 工作時 ， 有兩種載流子參與導(dǎo)電 ， 稱為雙極性晶體管 。 BJT是一種電流控制電流型的器件 ， 改變基極電流就可以控制集電極電流 。 BJT的特性可用輸入特性曲線和輸出特性曲線來描述 。 其性能可以用一系列參數(shù)來表征 。 BJT有三個工作區(qū)：飽和區(qū) 、 放大器和截止區(qū) 。 6． FET分為 JFET和 MOSFET兩種 。 工作時只有一種載流子參與導(dǎo)電 ， 因此稱為單極性晶體管 。 FET是一種電壓控制電流型器件 。 改變其柵源電壓就可以改變其漏極電流 。 FET的特性可用轉(zhuǎn)移特性曲線和輸出特性曲線來描述 。 其性能可以用一系列參數(shù)來表征 。
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