【正文】 UDS 的關系 ， 即 結型場效應管轉移特性曲線的近似公式： 常數(shù)?? GS)( DSD UUfI)0( )1(GSP2PGSD S SD時當 UUUUII ?≤ ≤ IDSS/V PGSDS UUU ?ID/mA UDS /V O UGS = 0V 1 2 3 4 5 6 7 V8P ?U預夾斷軌跡 恒流區(qū) 擊穿區(qū) 可變電阻區(qū) 漏極特性也有三個區(qū)： 可變電阻區(qū) 、 恒流區(qū)和擊穿區(qū) 。 2. 漏極特性 UDS ID VDD VGG D S G V ? V ? UGS 圖 特性曲線測試電路 ? mA 圖 (b) 漏極特性 場效應管的兩組特性曲線之間互相聯(lián)系 ， 可根據(jù)漏極特性用作圖的方法得到相應的轉移特性 。 UDS = 常數(shù) ID/mA 0 1 UGS /V UDS = 15 V 5 ID/mA UDS /V 0 UGS = 0 V V V V 10 15 20 25 結型場效應管柵極基本不取電流 ， 其輸入電阻很高 ，可達 107 ? 以上 。 如希望得到更高的輸入電阻 ， 可采用絕緣柵場效應管 。 圖 在漏極特性上用作圖法求轉移特性 絕緣柵型場效應管 由金屬 、 氧化物和半導體制成 。 稱為 金屬 氧化物 半導體場效應管 ， 或簡稱 MOS 場效應管 。 特點：輸入電阻可達 109 ? 以上 。 類型 N 溝道 P 溝道 增強型 耗盡型 增強型 耗盡型 UGS = 0 時漏源間存在導電溝道稱 耗盡型場效應管； UGS = 0 時漏源間不存在導電溝道稱 增強型場效應管 。 一、 N 溝道增強型 MOS 場效應管 1. 結構 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 溝道增強型 MOS 場效應管的結構示意圖 2. 工作原理 絕緣柵場效應管利用 UGS 來控制 “ 感應電荷 ” 的多少 ， 改變由這些 “ 感應電荷 ” 形成的導電溝道的狀況 ，以控制漏極電流 ID。 工作原理分析 (1)UGS = 0 漏源之間相當于兩個背靠背的 PN 結 ， 無論漏源之間加何種極性電壓 ， 總是不導電 。 S B D 圖 (2) UDS = 0， 0 UGS UT P 型襯底 N+ N+ B G S D P 型襯底中的電子被吸引靠近 SiO2 與空穴復合 ， 產生由負離子組成的耗盡層 。增大 UGS 耗盡層變寬 。 VGG (3) UDS = 0， UGS ≥ UT 由于吸引了足夠多的電子 ， 會在耗盡層和 SiO2 之間形成可移動的表面電荷層 —— N 型溝道 反型層 、 N 型導電溝道 。 UGS 升高 ， N 溝道變寬 。 因為 UDS = 0 ， 所以 ID = 0。 UT 為開始形成反型層所需的 UGS， 稱 開啟電壓 。 (4) UDS 對導電溝道的影響 (UGS UT) 導電溝道呈現(xiàn)一個楔形 。漏極形成電流 ID 。 b. UDS= UGS – UT， UGD = UT 靠近漏極溝道達到臨界開啟程度 ， 出現(xiàn)預夾斷 。 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 ， 導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) 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 對導電溝道的影響 (a) UGD UT (b) UGD = UT (c) UGD UT 3. 特性曲線 (a)轉移特性 (b)漏極特性 ID/mA UDS /V O TGS UU ?預夾斷軌跡 恒流區(qū) 擊穿區(qū) 可變電阻區(qū) UGS UT ， ID = 0； UGS ≥ UT， 形成導電溝道 ， 隨著 UGS 的增加 ，ID 逐漸增大 。 2TGSDOD )1( ? UUII(當 UGS UT 時 ) 三個區(qū)：可變電阻區(qū) 、恒流區(qū) (或飽和區(qū) )、 擊穿區(qū) 。 UT 2UT IDO UGS /V ID /mA O 圖 (a) 圖 (b) 二、 N 溝道耗盡型 MOS 場效應管 P型襯底 N+ N+ B G S D ++++++ 制造過程中預先在二氧化硅的絕緣層中摻入正離子 ，這些正離子電場在 P 型襯底中 “ 感應 ” 負電荷 ， 形成 “ 反型層 ” 。 即使 UGS = 0 也會形成 N 型導電溝道 。 ++++++ UGS = 0， UDS 0， 產生較大的漏極電流； UGS 0， 絕緣層中正離子感應的負電荷減少 ， 導電溝道變窄 ， ID 減??； UGS = UP , 感應電荷被“ 耗盡 ” ， ID ? 0。 UP 稱為夾斷電壓 圖 N 溝道耗盡型 MOS 管特性 工作條件： UDS 0； UGS 正、負、零均可。 ID/mA UGS /V O UP (a)轉移特性 IDSS 圖 MOS 管的符號 S G D B S G D B (b)漏極特性 ID/mA UDS /V O +1V UGS=0 3 V 1 V 2 V 4 3 2 1 5 10 15 20 圖 特性曲線 場效應管的主要參數(shù) 一、直流參數(shù) 1. 飽和漏極電流 IDSS 2. 夾斷電壓 UP 3. 開啟電壓 UT 4. 直流輸入電阻 RGS 為耗盡型場效應管的一個重要參數(shù)。 為增強型場效應管的一個重要參數(shù)。 為耗盡型場效應管的一個重要參數(shù)。 輸入電阻很高。結型場效應管一般在 107 ? 以上，絕緣柵場效應管更高，一般大于 109 ?。 二、交流參數(shù) 1. 低頻跨導 gm 2. 極間電容 用以描述柵源之間的電壓 UGS 對漏極電流 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) 這是場效應管三個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 。 一般為幾個皮法 。 三、極限參數(shù) 1. 漏極最大允許耗散功率 PDM 2. 漏源擊穿電壓 U(BR)DS 3. 柵源擊穿電壓 U(BR)GS 由場效應管允許的溫升決定 。 漏極耗散功率轉化為熱能使管子的溫度升高 。 當漏極電流 ID 急劇上升產生雪崩擊穿時的 UDS 。 場效應管工作時 ， 柵源間 PN 結處于反偏狀態(tài) ， 若UGS U(BR)GS ， PN 將被擊穿 ， 這種擊穿與電容擊穿的情況類似 ， 屬于破壞性擊穿 。 種 類 符 號 轉移特性 漏極特性 結型 N 溝道 耗盡型 結型 P 溝道 耗盡型 絕緣 柵型 N 溝道 增強型 S G D S G D ? ? ? o S G D B UGS ID O UT 表 12 各類場效應管的符號和特性曲線 + UGS = UT UDS ID + + + O ID UGS= 0V UDS O UGS ID UP IDSS O UGS ID /mA UP IDSS O 種 類 符 號 轉移特性 漏極特性 絕緣 柵型 N 溝道 耗盡型 絕緣 柵型 P 溝道 增強型 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 ?