模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(楊素行)第一章半導(dǎo)體器件(參考版)
2025-01-07 03:56本頁(yè)面
【正文】 場(chǎng)效應(yīng)管工作時(shí)，柵源間 PN 結(jié)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。 漏極耗散功率轉(zhuǎn)化為熱能使管子的溫度升高。一般為幾個(gè)皮法。單位： ID 毫安 (mA)； UGS 伏 (V)； gm 毫西門(mén)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。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 ?。為耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管的一個(gè)重要參數(shù)。ID/mAUGS /VOUP(a)轉(zhuǎn)移特性IDSS圖 MOS 管的符號(hào)SGDBSGDB(b)漏極特性ID/mAUDS /VO+1VUGS=0?3 V?1 V?2 V43215 10 15 20圖 特性曲線 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 IDSS2. 夾斷電壓 UP3. 開(kāi)啟電壓 UT4. 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)。++++++ 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。UT 2UTIDOUGS /VID /mAO 圖 (a) 圖 (b)二、 N 溝道耗盡型 MOS 場(chǎng)效應(yīng)管P型襯底N+ N+BGS D++++++ 制造過(guò)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 ” 。a. UDS UGS – UT ，即 UGD = UGS – UDS UTP 型襯底N+ N+BGS DVGGVDDP 型襯底N+ N+BS DVGGVDDP 型襯底N+ N+BGS DVGGVDD夾斷區(qū)DP型襯底N+ N+BGSVGGVDDP型襯底N+ N+BGS DVGGVDDP型襯底N+ N+BGS DVGGVDD夾斷區(qū)圖 UDS 對(duì)導(dǎo)電溝道的影響(a) UGD UT (b) UGD = UT (c) UGD UT3. 特性曲線(a)轉(zhuǎn)移特性(b)漏極特性ID/mAUDS /VO預(yù)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(dǎo)電溝道，隨著 UGS 的增加，ID 逐漸增大。b. UDS= UGS – UT， UGD = UT 靠近漏極溝道達(dá)到臨界開(kāi)啟程度，出現(xiàn)預(yù)夾斷。(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。因?yàn)? UDS = 0 ，所以 ID = 0。VGG? ? ?(3) UDS = 0， UGS ≥ UT 由于吸引了足夠多的電子，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。SBD圖 (2) UDS = 0， 0 UGS UTP 型襯底N+ N+BGS D P 型襯底中的電子被吸引靠近 SiO2 與空穴復(fù)合， 產(chǎn)生由負(fù)離子組成的耗盡層。一、 N 溝道增強(qiáng)型 MOS 場(chǎng)效應(yīng)管1. 結(jié)構(gòu)P 型襯底N+ N+BGS DSiO2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2. 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。特點(diǎn)：輸入電阻可達(dá) 109 ? 以上。圖 在漏極特性上用作圖法求轉(zhuǎn)移特性 絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管 由金屬、氧化物和半導(dǎo)體制成。UDS = 常數(shù)ID/mA0??1? UGS /VUDS = 15 V5ID/mAUDS /V0UGS = 0? V? V? V? V10 15 20 25 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管柵極基本不取電流，其輸入電阻很高，可達(dá) 107 ? 以上。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 UP (ID = 0 時(shí)的 UGS)UDSIDVDDVGGDSGV?+ V?+UGS圖 特性曲線測(cè)試電路+?mA1. 轉(zhuǎn)移特性O(shè) uGS/VID/mAIDSSUP圖 轉(zhuǎn)移特性2. 漏極特性 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：≤ ≤IDSS/VID/mAUDS /VOUGS = 0V1 2 3 4 5 6 7 預(yù)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(gè)區(qū)： 可變電阻區(qū)、恒流區(qū)和擊穿區(qū)。(a) (b)GDSP+NISIDP+ P+ VDDVGGUGS 0,UDG = |UP|, ID更小 , 預(yù)夾斷 UGS ≤UP ,UDG |UP|,ID ? 0,夾斷GDSISIDP+ VDDVGGP+P+(1) 改變 UGS ， 改變了 PN 結(jié)中電場(chǎng)，控制了 ID ，故稱場(chǎng)效應(yīng)管； (2)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管柵源之間加反向偏置電壓，使 PN 反偏，柵極基本不取電流，因此，場(chǎng)效應(yīng)管輸入電阻很高。GDSP+ NISIDP+ P+ VDDVGG UGS 0， UDG ， ID 較小。ID = 0GDSP+ P+N型溝道 (b) UGS 0VGGID = 0GDSP+ P+ (c) UGS = UPVGG 2. 在漏源極間加正向 VDD，使 UDS 0，在柵源間加負(fù)電源 VGG，觀察 UGS 變化時(shí)耗盡層和漏極 ID 。ID = 0GDSN型溝道P+ P+ (a) UGS = 0UGS = 0 時(shí)，耗盡層比較窄，導(dǎo)電溝比較寬UGS 由零逐漸增大，耗盡層逐漸加寬，導(dǎo)電溝相應(yīng)變窄。 1. 設(shè) UDS = 0 ， 在柵源之間加負(fù)電源 VGG，改變 VGG 大小。GDSNN型溝道柵極源極漏極P+ P+耗盡層 *在柵極和源極之間加反向電壓，耗盡層會(huì)變寬，導(dǎo)電溝道寬度減小，使溝道本身的電阻值增大，漏極電流 ID 減小，反之，漏極 ID 電流將增加。P 溝道場(chǎng)效應(yīng)管圖 P 溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)構(gòu)圖N+ N+P型溝道GSD P 溝道場(chǎng)效應(yīng)管是在 P 型硅棒的兩側(cè)做成高摻雜的 N 型區(qū) (N+)， 導(dǎo)電溝道為 P 型 ，多數(shù)載流子為空穴。DSGN符號(hào) 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管一、結(jié)構(gòu)圖 N 溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)構(gòu)圖N型溝道N型硅棒柵極源極漏極P+ P+P 型區(qū)耗盡層(PN 結(jié) ) 在漏極和源極之間加上一個(gè)正向電壓， N 型半導(dǎo)體中多數(shù)載流子電子可以導(dǎo)電?！?chǎng)效應(yīng)三極管 只有一種載流子參與導(dǎo)電，且利用電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)控制電流的三極管，稱為 場(chǎng)效應(yīng)管 ，也稱 單極型三極管?！? 電壓 (UBE、 UCE)實(shí)際方向與規(guī)定正方向相反。UCEUBE+?+?IEIBICeb
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1