绝缘珊场效应管(MOS)

模拟电路第三章上页首页下页复习巩固•1、场效应管的定义•2、结型场效应管的电极、分类•3、结型场效应管的工作原理•4、结型场效应管的特性曲线•5、结型场效应管跟三极管的比较模拟电路第三章上页首页下页双极型三极管单极型场效应管载流子多子+少子多子输入量电流输入电压输入控制电流控制电流源电压控制电流源输入电阻几十到几千欧几兆欧以上噪声较大较小静电影响不受静电影响易受静电影响制造工艺不宜大规模集成适宜大规模和超大规模集成模拟电路第三章上页首页下页FET的分类:FET分类绝缘场效应管型场效应管增强型耗尽型N沟道P沟道N沟道P沟道N沟道P沟道模拟电路第三章上页首页下页第二节绝缘栅场型效应三极管绝缘栅型场效应管(FET)，简称MOSFET。分为：增强型N沟道、P沟道耗尽型N沟道、P沟道1.N沟道增强型MOS管（1）结构4个电极：漏极D，源极S，栅极G和衬底B。----gsdb符号：----N++NP衬底sgdb源极栅极漏极衬底二氧化硅绝缘层通常将衬底与源极接在一起一、基本概念模拟电路第三章上页首页下页2、定义：栅极与漏、源极完全绝缘的场效晶体管，称绝缘栅场效晶体管。根据绝缘层所用材料之不同，绝缘栅场效应管有多种类型，目前应用最广泛的一种是以二氧化硅（SiO2）为绝缘层的金属一氧化物一半导体（Meial-Oxide-Semiconductor）场效应管，简称MOS场效应管（MOSFET）。与结型场效应管相比这种管子输入电阻更高、噪声更小。3、电路符号和分类N沟道增强型P沟道增强型N沟道耗尽型P沟道耗尽型模拟电路第三章上页首页下页---P衬底sgN+bdVDD二氧化硅+N当uGS＞0V时→纵向电场→将靠近栅极下方的空穴向下排斥→耗尽层。二、工作原理当uGS=0V时，漏源之间相当两个背靠背的二极管，在d、s之间加上电压也不会形成电流，即管子截止。再增加uGS→纵向电场↑→将P区少子电子聚集到P区表面→形成导电沟道，如果此时加有漏源电压，就可以形成漏极电流id。①栅源电压uGS的控制作用---s二氧化硅P衬底gDDV+Nd+bNVGGid模拟电路第三章上页首页下页定义：开启电压（UT）——刚刚产生沟道所需的栅源电压UGS,也记为UGS(th)。N沟道增强型MOS管的基本特性：uGS＜UT，管子截止，uGS＞UT，管子导通。uGS越大，沟道越宽，在相同的漏源电压uDS作用下，漏极电流ID越大。模拟电路第三章上页首页下页②漏源电压uDS对漏极电流id的控制作用当uGS＞UT，且固定为某一值时，来分析漏源电压VDS对漏极电流ID的影响。（设UT=2V，uGS=4V）（a）uds=0时，id=0。（截止区）（b）uds↑→id↑；同时沟道靠漏区变窄。（可变电阻区）（c）当uds增加到使ugd=UT时，沟道靠漏区夹断，称为预夹断。（d）uds再增加，预夹断区加长，uds增加的部分基本降落在随之加长的夹断沟道上，id基本不变。（恒流区）---s二氧化硅P衬底gDDV+Nd+bNVGGid---二氧化硅NisdNVb++DDdVP衬底GGg---GGbVd二氧化硅siNgDD+dP衬底VN+---P衬底d+dDDVs+二氧化硅NNbiGGVg模拟电路第三章上页首页下页（3）特性曲线四个区：（a）可变电阻区（预夹断前）。①输出特性曲线：iD=f(uDS)uGS=consti(V)(mA)DDSuGS=6Vuu=5VGS=4VuGSu=3VGS（b）恒流区也称饱和区（预夹断后）。（c）夹断区（截止区）。（d）击穿区。可变电阻区恒流区截止区击穿区iD受uGS控制模拟电路第三章上页首页下页②转移特性曲线：iD=f(uGS)uDS=const可根据输出特性曲线作出转移特性曲线。例：作uDS=10V的一条转移特性曲线：i(mA)DGS=6Vuu=5VGS=4VuGSu=3VGSuDS(V)Di(mA)10V12341432(V)uGS246UT模拟电路第三章上页首页下页一个重要参数——跨导gm：gm=iD/uGSuDS=const(单位mS)gm的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用。在转移特性曲线上，gm为的曲线的斜率。在输出特性曲线上也可求出gm。1(mA)DSu=6V=3VuuGS(V)1D624i43=5V(mA)243iDGS210V(V)△uGSi△DGSu△i△D模拟电路第三章上页首页下页3、P沟道MOSFETP沟道MOSFET的工作原理与N沟道MOSFET完全相同，只不过导电的载流子不同，供电电压极性不同而已。这如同双极型三极管有NPN型和PNP型一样。（学生自学）模拟电路第三章上页首页下页4.MOS管的主要参数（1）开启电压UT（2）夹断电压UP（3）跨导gm：gm=iD/uGSuDS=const（4）直流输入电阻RGS——栅源间的等效电阻。由于MOS管栅源间有sio2绝缘层，输入电阻可达109～1015。模拟电路第三章上页首页下页三.场效应管的主要参数(1)开启电压UTUT是MOS增强型管的参数，栅源电压小于开启电压的绝对值,场效应管不能导通。（2）夹断电压UPUP是MOS耗尽型和结型FET的参数，当uGS=UP时,漏极电流为零。（3）输入电阻RGS结型场效应管，RGS大于107Ω，MOS场效应管,RGS可达109～1015Ω。（4）低频跨导gmgm反映了栅压对漏极电流的控制作用，单位是mS(毫西门子)。模拟电路第三章上页首页下页四.双极型和场效应型三极管的比较模拟电路第三章上页首页下页总结分析•1,绝缘珊场效应管按沟道可分哪两类?•2,怎样理解N沟道?•3,绝缘栅型场效应管有哪几个电极?•4,画出N沟道增强型MOS管•5，绝缘珊场效应管的输出特性可分为哪几个区