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1、金属氧化物半导体场效应管 ch第1页，本讲稿共18页4.3 金属氧化物半导体场效应管金属氧化物半导体场效应管 输出特性输出特性 转移特性转移特性 主要参数主要参数 4.3.1 N N沟导增强型沟导增强型MOSFET(EMOS)4.3.3 各种各种FET的特性及使用注意事项的特性及使用注意事项 4.3.2 N N沟导耗尽型沟导耗尽型MOSFET(DMOS)第2页，本讲稿共18页B4.3.14.3.1 EMOS的结构和工作原理的结构和工作原理 源极源极漏极漏极栅极栅极衬底衬底1.结构结构 （以（以N沟道沟道EMOS为例）为例）第3页，本讲稿共18页 P型区型区P型区型区符号符号符号符号4.3.1
2、JFET的结构和工作原理的结构和工作原理4.1 结型结型场效应管场效应管1.结构结构#符号中的箭头方向表示什么？符号中的箭头方向表示什么？符号中的箭头方向表示什么？符号中的箭头方向表示什么？在通常情况下，源极一般都与衬底极相连，即VBS0。正常工作时，作为源区和漏区的两个N+区与衬底之间的PN结必须外加反偏电压。为此，漏极对源极的电压VDS必须为正值。增强型Md0S场效应管是这样工作的：在栅极电压作用下，漏区和源区之间形成导电沟道。这样，在漏极电压作用下，源区电子沿导电沟道行进到漏区，产生自漏极流向源极的电流。改变栅极电压，控制导电沟道的导电能力，使漏极电流发生变化。第4页，本讲稿共18页2.
3、工作原理工作原理4.1 结型结型场效应管场效应管 VGS对沟道的控制作用对沟道的控制作用当当VGS0时时 当沟道夹断时，对应的栅当沟道夹断时，对应的栅源电压源电压VGS称为称为夹断电压夹断电压VP（或或VGS(off)）。）。对于对于N沟道的沟道的JFET，VP 0。PN结反偏结反偏耗尽层加厚耗尽层加厚沟道变窄。沟道变窄。VGS继续减小，沟道继继续减小，沟道继续变窄续变窄 VDS对沟道的控制作用对沟道的控制作用当当VGS=0时，时，VDS ID G、D间间PN结的反向电结的反向电压增加，使靠近漏极处的压增加，使靠近漏极处的耗尽层加宽，沟道变窄，耗尽层加宽，沟道变窄，从上至下呈楔形分布。从上至下
4、呈楔形分布。当当VDS增加到使增加到使VGD=VP 时，时，在紧靠漏极处出现预夹断。在紧靠漏极处出现预夹断。此时此时VDS 夹断区延长夹断区延长沟道电阻沟道电阻 ID基本不变基本不变 VGS和和VDS同时作用时同时作用时当当VP VGS0,VDS 0当VGS为零或较小的正值时，源区和漏区之间均被空间电荷区隔断。第6页，本讲稿共18页2.工作原理工作原理4.1 结型结型场效应管场效应管(c)VGS VGS(th),VDS 0 沟道形成原理(d)VGS VGS(th),VDS 0形成自漏区到源区的漏极电流N型导电沟道型导电沟道第7页，本讲稿共18页2.工作原理工作原理4.1 结型结型场效应管场效应
5、管(e)VGS VGS(th),VDS=VGS-VGS(th)VGD=VGS-VDS(d)VGS VGS(th),VDS 0此时此时VDS VGD漏端沟道变窄漏端沟道变窄ID基本不变基本不变VDS ID 近漏极端的反型层消失预夹断预夹断 VDS对沟道的控制作用对沟道的控制作用第8页，本讲稿共18页综上分析可知综上分析可知4.1 结型结型场效应管场效应管VGA=VGS(th)VSA=VGS-VGS(th)VDA=VDS(VGS-VGS(th)第9页，本讲稿共18页2.工作原理工作原理4.1 结型结型场效应管场效应管 沟道长度调制效应沟道长度调制效应第10页，本讲稿共18页4.1 结型结型场效应管
6、场效应管N沟道沟道EMOS的特性曲线及参数的特性曲线及参数2.转移特性转移特性 1.输出特性输出特性 第11页，本讲稿共18页4.1 结型结型场效应管场效应管N沟道沟道EMOS的特性曲线及参数的特性曲线及参数1.输出特性输出特性 非饱和区，又称变阻区VGS VGS(th),VDS VGS-VGS(th)饱和区第12页，本讲稿共18页 夹断电压夹断电压VP(或或VGS(off)：饱和漏极电流饱和漏极电流IDSS：低频跨导低频跨导gm：或或4.1 结型结型场效应管场效应管3.主要参数主要参数漏极电流约为零时的漏极电流约为零时的VGS值值。VGS=0时对应的漏极电流。时对应的漏极电流。低频跨导反映了
7、低频跨导反映了vGS对对iD的控制作用。的控制作用。gm可以在转移特性曲线上求得，单位是可以在转移特性曲线上求得，单位是mS(毫西门子毫西门子)。输出电阻输出电阻rd：第13页，本讲稿共18页4.1 结型结型场效应管场效应管3.主要参数主要参数 直流输入电阻直流输入电阻RGS：对于结型场效应三极管，反偏时对于结型场效应三极管，反偏时RGS约大于约大于107。最大漏极功耗最大漏极功耗PDM 最大漏源电压最大漏源电压V(BR)DS 最大栅源电压最大栅源电压V(BR)GSend第14页，本讲稿共18页4.1.1 EMOS的结构和工作原理的结构和工作原理P沟道沟道EMOS 第15页，本讲稿共18页4.
8、3.2 DMOS的结构和工作原理的结构和工作原理1.结构结构 耗尽型MOS管在结构上与增强型类似，差别仅在于衬底表面扩散一薄层与衬底导电类型相反的掺杂区，作为漏、源区之间的导电沟道。第16页，本讲稿共18页4.3.2 DMOS的结构和工作原理的结构和工作原理2.伏安特性伏安特性 第17页，本讲稿共18页4.3.2 DMOS的结构和工作原理的结构和工作原理3.四种四种MOS管的比较管的比较 1.对于P沟道器件，VDD必为负值，衬底必须接在电路中的最高电位上。对于N沟道器件，VDD必为正值，衬底必须接在电路中的最低电位上。2.就VGS而言，增强型器件是单极性的，其中P沟道为负值，N沟道为正值，而耗尽型器件则可正可负。3.N沟道器件，VGS向正值方向增大，ID 越大；P沟道器件，VGS越向负值方向增大，ID越大。第18页，本讲稿共18页