第3章-場效應(yīng)管-文庫吧資料
2024-08-18 10:54本頁面
【正文】 此 驗(yàn)證得知： VDS VGS–VGS(th) ， VGS VGS(th)， 假設(shè)成立。 ? 估算法 ? MOS管 截止模式判斷方法 假定 MOS管工作在放大模式： 飽和（放大）模式 非飽和模式 （需重新計(jì)算 Q點(diǎn)） N溝道管 ： VGS VGS(th) P溝道管 ： VGS VGS(th) 截止條件 ? 非飽和與飽和 （ 放大 ） 模式判斷方法 a)由直流通路寫出管外電路 VGS與 ID之間關(guān)系式 。 MOS管電路分析方法 場效應(yīng)管估算法分析思路與三極管相同， 只是由于 兩種管子工作原理不同，從而使外部工作條件有明顯差異。 gmvgs rds g d s id vgs vds + + gmuvus gmu稱背柵跨導(dǎo)， 工程上 mQusDmu gvig ?????? 為常數(shù)，一般 ? = ~ ? MOS管高頻小信號(hào)電路模型 當(dāng)高頻應(yīng)用 、 需計(jì)及管子極間電容影響時(shí) ， 應(yīng)采用如下高頻等效電路模型 。 )/(1 DQds Ir ??rb?e rce b c e ib ic + + vbe vce gmvb?e ? MOS管 跨導(dǎo) QGSDm vig???2G S ( t h )GSOXD )(2 VVlWCI ?? ?利用 DQOXQGSDm 22 IlWCvig ?????得 三極管 跨導(dǎo) CQeQEBC Irvigm ??????? 通常 MOS管的跨導(dǎo)比 三極管的 跨導(dǎo)要小一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，即 MOS管放大能力比三極管弱。 而三極管發(fā)射結(jié)正偏， 故輸入電阻 rb?e較小。 ? FET輸出端等效為 壓控電流源 ，滿足 平方律方程 ： 三極管輸出端等效為 流控電流源 ，滿足 IC=? IB 。 ? 飽和區(qū)數(shù)學(xué)模型與管子類型無關(guān) 2G S ( t h )GSOXD )(2 VVlWCI ?? ?? 臨界飽和工作條件 ? 非飽和區(qū)（可變電阻區(qū)）工作條件 |VDS | = | VGS –VGS(th) | |VGS| |VGS(th) |， |VDS | | VGS –VGS(th) | |VGS| |VGS(th) | ， ? 飽和區(qū)（放大區(qū)）工作條件 |VDS | | VGS –VGS(th) | |VGS| |VGS(th) |， ? 非飽和區(qū)（可變電阻區(qū)）數(shù)學(xué)模型 DSG S ( t h )GSOXnD )( VVVlWCI ?? ?? FET直流簡化電路模型 (與三極管相對(duì)照 ) ? 場效應(yīng)管 G、 S之間開路 ， IG?0。 N溝道增強(qiáng) 型 MOS管 N溝道耗盡 型 MOS管 P溝道增強(qiáng) 型 MOS管 P溝道耗盡 型 MOS管 四種 MOS場效應(yīng)管比較 VGS(th) ? 飽和區(qū)（放大區(qū)）外加電壓極性及數(shù)學(xué)模型 ? VDS極性取決于溝道類型 N溝道： VDS 0， P溝道 ： VDS 0 ? VGS極性取決于工作方式及溝道類型 增強(qiáng)型 MOS管： VGS 與 VDS 極性相同。 外部工作條件： DMOS管在飽和區(qū)與非飽和區(qū)的 ID表達(dá)式與 EMOS管相同 。 N溝道耗盡型 MOSFET的輸出特性曲線和轉(zhuǎn)移特性曲線如圖所示。 VGS＜ 0時(shí)，隨著 VGS的減小漏極電流逐漸減小，直至 ID=0。 于是只要有漏源電壓，就有漏極電流存在。 ID G S D 電路符號(hào) 耗盡型 MOS場效應(yīng)管 S G U D ID S G U D ID P P + N + S G D U N + N溝道DMOS N N + P + S G D U P + P溝道DMOS ? DMOS管結(jié)構(gòu) VGS=0時(shí)，導(dǎo)電溝道已存在 溝道線是實(shí)線 N溝道耗盡型 MOSFET的結(jié)構(gòu)和符號(hào)如圖所示，它是 在柵極下方的 SiO2 絕緣層中摻入了大量的金屬正離子。 即 VDS 0 、 VGS 0 外加電壓極性相反、電流 ID流向相反。 若 | VUS | ? ? + VUS 耗盡層中負(fù)離子數(shù) ? 因 VGS不變（ G極正電荷量不變） ? ID ? VUS = 0 ID/mA VGS /V O 2V 4V 根據(jù)襯底電壓對(duì) ID的控制作用，又 稱 U極為 背柵極。 MOS集成電路： T D2 D1 D1 D2一方面限制 VGS間最大電壓，同時(shí)對(duì)感 生電荷起旁路作用。 由于 MOS管 COX很小，因此當(dāng)帶電物體（或人）靠近金屬柵極時(shí)，感生電荷在 SiO2絕緣層中將產(chǎn)生很大的電壓 VGS(=Q /COX)， 使絕緣層擊穿，造成MOS管永久性損壞 。 IG≈0， ID≈0 ? 擊穿區(qū) ? VDS增大到一定值時(shí) ?漏襯 PN結(jié)雪崩擊穿 ? ID劇增。 通常 ? =( ~ )V1 ? 截止區(qū) 特點(diǎn)： 相當(dāng)于 MOS管三個(gè)電極斷開。 注意：飽和區(qū) （ 又稱有源區(qū) ） 對(duì)應(yīng)三極管的放大區(qū) 。 ID/mA VDS /V 0 VDS = VGS –VGS(th) VGS =5V 4V 溝道預(yù)夾斷后對(duì)應(yīng)的工作區(qū)。 注意： NEMOS的非飽和區(qū)相當(dāng)于三極管的飽和區(qū)。 數(shù)學(xué)模型：
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