【正文】 、溝道間的 PN結(jié)反偏，柵極電流 iG≈0，場效應(yīng)管呈現(xiàn)很高的輸入電阻。在漏極與源極間加一正電壓，使 N溝道中的多數(shù)載流子（電子）在電場作用下由源極向漏極運動，形成電流 iD。iD? 工作原理(1) vGS對 iD的控制作用圖 126 vDS=0時，柵源電壓 vGS改變對導(dǎo)電溝道的影響(a) vGS=0(b) VPvGS0 (c) vGS≤VP 在反偏電壓 vGS 作用下，兩個 PN結(jié)的耗盡層加寬，導(dǎo)電溝道變窄，溝道電阻增大。隨著 vGS幅值的加大，最終導(dǎo)致兩側(cè)的耗盡層將在中間合攏，溝道全部被夾斷，此時漏源極間的電阻趨于無窮大，相應(yīng)的柵源電壓稱為 夾斷電壓 VP。圖 127 vGS=0時，漏源電壓 vDS改變對導(dǎo)電溝道的影響? 工作原理(2) vDS對 iD的控制作用(a) vDS=0 (b) vDS|VP|(b) vDS=|VP| (d) vDS|VP|(b) 隨著 vDS逐漸增加，一方面溝道電場強度加大，有利于漏極電流 iD增加；另一方面，有了vDS，就在由源極經(jīng)溝道到漏極的 N型半導(dǎo)體區(qū)域中，產(chǎn)生了一個沿溝道的電位梯度。離源極越遠，柵極與溝道之間的電位差越大，加到該處 PN結(jié)的反向電壓也 圖 127 vGS=0時，漏源電壓 vDS改變對導(dǎo)電溝道的影響? 工作原理(2) vDS對 iD的控制作用(a) vDS=0 (b) vDS|VP|(b) vDS=|VP| (d) vDS|VP|(b) 越大，耗盡層也越向 N型半導(dǎo)體中心擴展，使靠近漏極處的導(dǎo)電溝道比靠近源極處要窄，導(dǎo)電溝道呈楔形。從這方面說，增加 vDS，又產(chǎn)生了阻礙漏極電流 iD提高的因素。但在 vDS較小時，導(dǎo)電溝道靠近漏端區(qū)域仍較寬，阻礙因素是次要的。故 iD迅速增大。 圖 127 vGS=0時，漏源電壓 vDS改變對導(dǎo)電溝道的影響? 工作原理(2) vDS對 iD的控制作用(a) vDS=0 (b) vDS|VP|(b) vDS=|VP| (d) vDS|VP|(c) 繼續(xù)增加 vDS，當耗盡層在 A點相遇時，稱為預(yù)夾斷。(d) 溝道在 A點預(yù)夾斷后，隨著 vDS上升，夾斷長度會略有增加。但由于夾斷處場強也增大，仍能將電子拉過夾斷區(qū)。在從源極到夾斷處的溝道上，溝道內(nèi)電場基本上不隨 vDS改變而變化。所以， iD飽和。 ? 特性曲線(1) 輸出特性 (vGS一定時， vDS對 iD的影響 )圖 128 N溝道 JFET的輸出特性? 特性曲線(2) 轉(zhuǎn)移特性 (vDS 一定時， vGS對 iD的影響 )圖 129 N溝道 JFET的轉(zhuǎn)移特性思考題1. 一個 JFET的轉(zhuǎn)移特性曲線如圖所示，試問 (1)它是 N溝道還是 P溝道的FET?(2) 它的夾斷電壓 VP和飽和漏極電流 IDSS各是多少？ iD / mA43vGS / V0圖 130 N溝道 MOSFET? N溝道 MOSFET的結(jié)構(gòu)MOSFET 從導(dǎo)電溝道的類型上分為： 1) n溝道管，由電子導(dǎo)電。 2) p溝道管，由空穴導(dǎo)電。從開啟電壓的極性上又可以分為： 1) 增強型管。柵壓為零時不能導(dǎo)電。 2) 耗盡型管。柵壓為零時管子能導(dǎo)電。 以一塊摻雜濃度較低、電阻率較高的 P型硅半導(dǎo)體薄片作為襯底，在 P型硅中擴散兩個高摻雜的 N+區(qū)。然后在 P型硅表面上生長一層很薄的二氧化硅絕緣層，并在二氧化硅的表面及 N+區(qū)的表面上分別安置三個鋁電極 ——柵極 g、源極 s和漏極 d，就形成了 N溝道 MOS管。由于柵極與源極和漏極均無電接觸，故稱為 絕緣柵極 。表示由 P襯底指向 N溝道。對于 P溝道情況，箭頭方向正好相反。虛線表示實線表示? 工作原理? 工作原理(a) (a) 當柵源短接時，源區(qū)、襯底和漏區(qū)形成兩個背靠背的PN結(jié)。當 vDS0時，漏極和襯底間的 PN結(jié)反偏，此時漏源間的電阻很大，沒有形成導(dǎo)電溝道，基本沒有電流流過， iD=0。? 工作原理(b) (b) 在正的 vGS作用下，介質(zhì)中產(chǎn)生一個垂直于半導(dǎo)體表面的由柵極指向 P型襯底的電場，這個電場排斥空穴而吸引電子。因此， P型襯底中的電子被吸引到 P型硅表面，形成一個 N形的薄層。顯然， vGS正的越多，作用于半導(dǎo)體表面的電場越強，吸引到 P型硅表面的電子越多，感生溝道越厚。一旦出現(xiàn)了感生通道，原來被 P型襯底隔開的兩個 N+區(qū)便連在了一起。因此，在正的 vDS作用下，便有漏極電流 iD產(chǎn)生。一般把在 vDS作用下開始導(dǎo)電時的 vGS稱為開啟電壓 VT。? 工作原理 (c)(d)(c) 當 vGS≥VT ，外加較小的 vDS時，漏極電流 iD將隨 vDS上升迅速增大，但由于溝道存在電位梯度，因此溝道的厚度是不均勻的；靠近源端厚，靠近漏端薄。(d) 當 vDS增大到一定數(shù)值后，靠近漏端被夾斷， vDS繼續(xù)增加，將形成一夾斷區(qū)。溝道被夾斷后， vDS上升， iD趨于飽和。? 特性曲線圖 132 N溝道增強型 MOSFET的輸出特性曲線(1) 輸出特性曲線：測量當 vGS恒定時， iD和 vDS之間的變化關(guān)系 。? 當 vGS VT時，無溝道形成， MOS管不導(dǎo)通，處于截止區(qū)。? vGS≥VT后，若 vDS較小， iD隨 vDS的增加迅速上升，處于可變電阻區(qū)。? vDS進一步增大，溝道被夾斷， iD不隨 vDS變化，處于恒流區(qū)。? 特性曲線(2) 轉(zhuǎn)移特性曲線：測量當 vDS恒定時， iD和 vGS之間的變化關(guān)系 。? 由輸出特性曲線畫出轉(zhuǎn)移特性曲線的作法與 JFET相同。? 理論分析表明，當 vGSVT時， iD與 vDS的關(guān)系也是二次函數(shù)，即式中， K為溝道系數(shù)，單位為 mA/V2或 μA/V2。 K的大小由溝道的長、寬和單位面積的柵電容等因素決定。當 vGS=2VT對應(yīng)的電流值為 ID2時，則 K=ID2/V2T思考題1. 如圖所示為 MOSFET的轉(zhuǎn)移特性，請分別說明各屬于何種溝道。如是增強型，說明它的開啟電壓 VT=？如是耗盡型，說明它的夾斷電壓 VP=?（圖中 iD的正向為假定流入漏極。）謝謝觀看 /歡迎下載BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. BY FAITH I BY FAITH