《MOS場(chǎng)效應(yīng)管》課件

P溝道耗盡型P溝道P溝道N溝道增強(qiáng)型N溝道N溝道（耗盡型）FET場(chǎng)效應(yīng)管JFET結(jié)型MOSFET絕緣柵型(IGFET)耗 盡 型 ： 場(chǎng) 效 應(yīng) 管 沒 有 加 偏 置 電 壓 時(shí) ， 就 有 導(dǎo) 電 溝 道 存 在增 強(qiáng) 型 ： 場(chǎng) 效 應(yīng) 管 沒 有 加 偏 置 電 壓 時(shí) ， 沒 有 導(dǎo) 電 溝 道場(chǎng) 效 應(yīng) 管 的 分 類 ： 5.1 金 屬 -氧 化 物 -半 導(dǎo) 體（ MOS） 場(chǎng) 效 應(yīng) 管5.1.1 N溝 道 增 強(qiáng) 型 MOSFET5.1.5 MOSFET的 主 要 參 數(shù)5.1.2 N溝 道 耗 盡 型 MOSFET5.1.3 P溝 道 MOSFET5.1.4 溝 道 長(zhǎng) 度 調(diào) 制 效 應(yīng) 5.1.1 N溝 道 增 強(qiáng) 型 MOSFET1. 結(jié) 構(gòu) （ N溝 道 ） L ： 溝 道 長(zhǎng) 度 W ： 溝 道 寬 度 tox ： 絕 緣 層 厚 度通 常 W L 5.1.1 N溝 道 增 強(qiáng) 型 MOSFET剖 面 圖1. 結(jié) 構(gòu) （ N溝 道 ） 符 號(hào) 5.1.1 N溝 道 增 強(qiáng) 型 MOSFET2. 工 作 原 理（1）vGS對(duì) 溝 道 的 控 制 作 用當(dāng) vGS 0時(shí) 無 導(dǎo) 電 溝 道 ， d、 s間 加 電 壓 時(shí) ， 也無 電 流 產(chǎn) 生 。當(dāng) 0vGS VT 時(shí) 在 電 場(chǎng) 作 用 下 產(chǎn) 生 導(dǎo) 電 溝 道 ， d、 s間 加電 壓 后 ， 將 有 電 流 產(chǎn) 生 。 vGS越 大 ， 導(dǎo) 電 溝 道 越 厚 2. 工 作 原 理（2）vDS對(duì) 溝 道 的 控 制 作 用靠 近 漏 極 d處 的 電 位 升 高電 場(chǎng) 強(qiáng) 度 減 小 溝 道 變 薄當(dāng) vGS一 定 （ vGS VT ） 時(shí) ，vDSID 溝 道 電 位 梯 度 整 個(gè) 溝 道 呈 楔 形 分 布 當(dāng) vGS一 定 （ vGS VT ） 時(shí) ，vDSID 溝 道 電 位 梯 度 當(dāng) vDS增 加 到 使 vGD=VT 時(shí) ，在 緊 靠 漏 極 處 出 現(xiàn) 預(yù) 夾 斷 。2. 工 作 原 理（2）vDS對(duì) 溝 道 的 控 制 作 用在 預(yù) 夾 斷 處 ： vGD=vGS-vDS =VT 預(yù) 夾 斷 后 ， vDS 夾 斷 區(qū) 延 長(zhǎng)溝 道 電 阻 ID基 本 不 變2. 工 作 原 理（2）vDS對(duì) 溝 道 的 控 制 作 用 2. 工 作 原 理（3） vDS和 vGS同 時(shí) 作 用 時(shí) vDS一 定 ， vGS變 化 時(shí) 給 定 一 個(gè) vGS ， 就 有 一 條 不同 的 iD vDS 曲 線 。 3. V-I 特 性 曲 線 及 大 信 號(hào) 特 性 方 程（ 1） 輸 出 特 性 及 大 信 號(hào) 特 性 方 程const.DSD GS)( vvfi 截 止 區(qū)當(dāng) vGS VT時(shí) ， 導(dǎo) 電 溝 道 尚未 形 成 ， iD 0， 為 截 止 工作 狀 態(tài) 。 3. V-I 特 性 曲 線 及 大 信 號(hào) 特 性 方 程（ 1） 輸 出 特 性 及 大 信 號(hào) 特 性 方 程const.DSD GS)( vvfi 可 變 電 阻 區(qū) vDS（vGSVT） )( DSDSTGSnD 22 vvv VKi由 于 vDS較 小 ， 可 近 似 為DSTGSnD )( vv VKi 2常數(shù) GSDDSdso vvdidr )( TGSn VK v2 1 rdso是 一 個(gè) 受 vGS控 制 的 可 變 電 阻 3. V-I 特 性 曲 線 及 大 信 號(hào) 特 性 方 程（ 1） 輸 出 特 性 及 大 信 號(hào) 特 性 方 程 可 變 電 阻 區(qū) DSTGSnD )( vv VKi 2 )( TGSndso VKr v2 1n ： 反 型 層 中 電 子 遷 移 率Cox ： 柵 極 （ 與 襯 底 間 ） 氧化 層 單 位 面 積 電 容 本 征 電 導(dǎo) 因 子 oxnn CK LWLWKK 22 oxnnn C其 中 Kn為 電 導(dǎo) 常 數(shù) ， 單 位 ： mA/V2 3. V-I 特 性 曲 線 及 大 信 號(hào) 特 性 方 程（ 1） 輸 出 特 性 及 大 信 號(hào) 特 性 方 程 飽 和 區(qū)（ 恒 流 區(qū) 又 稱 放 大 區(qū) ）vGS VT ， 且 vDS （ vGS VT） 2)( TGSnD VKi v 22 1)( TGSTn VVK v 21)( TGSDO VI v2TnDO VKI 是 vGS 2VT時(shí) 的 iD V-I 特 性 ： 3. V-I 特 性 曲 線 及 大 信 號(hào) 特 性 方 程（ 2） 轉(zhuǎn) 移 特 性 const.GSD DS)( vvfi 21)( TGSDOD VIi v 5.1.2 N溝 道 耗 盡 型 MOSFET1. 結(jié) 構(gòu) 和 工 作 原 理 （ N溝 道 ）二 氧 化 硅 絕 緣 層 中 摻 有 大 量 的 正 離 子 可 以 在 正 或 負(fù) 的 柵 源 電 壓 下 工 作 ， 而 且 基 本 上 無 柵 流 5.1.2 N溝 道 耗 盡 型 MOSFET2. V-I 特 性 曲 線 及 大 信 號(hào) 特 性 方 程 21 )( PGSDSSD VIi v 21)( TGSDOD VIi v （ N溝 道 增 強(qiáng) 型 ） 5.1.3 P溝 道 MOSFET 5.1.4 溝 道 長(zhǎng) 度 調(diào) 制 效 應(yīng)實(shí) 際 上 飽 和 區(qū) 的 曲 線 并 不 是 平 坦 的)()( DSTGSnD vv 12VKi )()( DSTGSDO vv 11 2VIL的 單 位 為 m1V 1.0 L 當(dāng) 不 考 慮 溝 道 調(diào) 制 效 應(yīng) 時(shí) ， 0， 曲 線 是 平 坦 的 。 修 正 后 5.1.5 MOSFET的 主 要 參 數(shù)一 、 直 流 參 數(shù) NMOS增 強(qiáng) 型1. 開 啟 電 壓 VT （ 增 強(qiáng) 型 參 數(shù) ）2. 夾 斷 電 壓 VP （ 耗 盡 型 參 數(shù) ）3. 飽 和 漏 電 流 IDSS （ 耗 盡 型 參 數(shù) ）4. 直 流 輸 入 電 阻 RGS （ 1091015 ）二 、 交 流 參 數(shù) 1. 輸 出 電 阻 r ds GSDDSds Vir v D12TGSnds 1)( iVKr v當(dāng) 不 考 慮 溝 道 調(diào) 制 效 應(yīng) 時(shí) ， 0， rds 5.1.5 MOSFET的 主 要 參 數(shù) DS GSDm Vig v2. 低 頻 互 導(dǎo) gm 二 、 交 流 參 數(shù) 考 慮 到 2TGSnD )( VKi v則 DSDS GS 2TGSnGSDm )( VV VKig vvv )(2 TGSn VK v nDTGS )( KiV vDn2 iKLWK 2Coxnn其 中 5.1.5 MOSFET的 主 要 參 數(shù) end三 、 極 限 參 數(shù) 1. 最 大 漏 極 電 流 IDM 2. 最 大 耗 散 功 率 PDM 3. 最 大 漏 源 電 壓 V（ BR） DS 4. 最 大 柵 源 電 壓 V（ BR） GS