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1、第7章 MOS场效应晶体管 MOS场效应晶体管全称是金属-氧化物-半导体场效应晶体管，简称为MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor。n 7.1 MOS场效应晶体管概述n 7.1.1 MOS场效应晶体管结构 MOS场效应晶体管的基本结构通常是一个四端器件，其基本结构如图所示。n 7.1.2 MOS场效应晶体管工作原理 如果在栅源之间加上电压VGS，就会产生一个垂直于氧化物-半导体界面的电场，栅极下方的半导体一侧表面会出现表面电荷。随着栅极外加电压的变化，表面电荷的数量随之改变。n 7.1.3 MOS场效应晶体管的分类 MO
2、S场效应晶体管有增强型和耗尽型两种。增强型 耗尽型 n 7.2 MOS场效应晶体管特性n 7.2.1 MOS场效应晶体管输出特性 输出特性考虑的是当MOS场效应管开启，在不同栅极电压作用下，输出漏极电流和漏源极间电压的关系。可变电阻区（或非饱和区）漏极电流ID出现饱和的趋势 沟道在漏极一端出现预夹断 管子进入饱和区 n沟道增强型MOS管的输出特性曲线可分为可变电阻区、饱和区、截止区和击穿区几部分。n沟增强型MOSFET输出特性曲线 n 7.2.2 MOS场效应晶体管转移特性 由于MOS场效应晶体管输入阻抗大，输入回路电流可以忽略不计，因此我们通常分析输出的漏极电流ID和输入的栅源极间电压VGS
3、的关系，也就是MOSFET的转移特性，MOSFET的转移特性反应的是VGS对ID及沟道的控制作用。n沟道增强型MOSFET转移特性曲线 gm与VDS、VGS的关系 n 7.2.3 MOS场效应晶体管阈值电压1.阈值反型点2.耗尽层厚度3.平带电压4.阈值电压5.影响阈值电压的因素 1）金属（栅极）-半导体功函数差fms 2）栅氧化层电荷密度Qox 3）栅氧化层厚度tox及材料 4）衬底掺杂浓度 5）短沟道效应和窄沟道效应 n 7.2.4 MOS场效应晶体管电容-电压特性 MOS电容结构指的是MOS场效应管栅极及其下方的氧化层和半导体表面，这三层材料所形成的类似三明治的结构这种M-O-S结构又称
4、为MOS电容器。MOS场效应晶体管的电容定义为：MOS电容结构 耗尽模式下的电容等效电路 n 7.2.5 MOS场效应晶体管频率特性 1.小信号等效电路MOS场效应晶体管的小信号等效电路 共源连接n沟道MOSFET小信号等效电路 2.截止频率 MOS场效应晶体管有两个频率限制因素，一个是栅电容充电时间，另一个是沟道输运时间。在高频条件下，MOS场效应晶体管的极间电容不可忽略。共源n沟道MOSFET高频小信号等效电路 n 7.2.6 MOS场效应晶体管开关特性 MOS场效应晶体管的开关特点是：电压控制；导通类型是电阻型，残余电压为0；在保证衬底和漏、源之间P-N结不正向偏置的前提下，给衬 底加一定的偏压电路，D、S之间可以实现双向导通；1.静态开关特性 2.动态开关特性 1）MOS晶体管的极间电容 2）动态开关过程