3.3.1-MOS管的开关特性

3.3CMOS门电路§3.3.1MOS管的开关特性在CMOS集成电路中，以金属－氧化物－半导体场效应管（MOS管)作为开关器件。一、MOS管的结构和工作原理PNNGSD金属铝两个N区SiO2绝缘层P型衬底导电沟道GSDN沟道增强型源极栅极漏极vGS=0时PNNGSDvGSvDSiD=0D、S间相当于两个背靠背的PN结SDB不论D、S间有无电压，均无法导通，不能导电。PNNGSDVDSVGSvGS0时vGS足够大时（vGSVGS(th)），形成电场G—B,把衬底中的电子吸引到上表面，除复合外，剩余的电子在上表面形成了N型层（反型层）为D、S间的导通提供了通道。VGS(th)称为阈值电压(开启电压）源极与衬底接在一起N沟道可以通过改变vGS的大小来控制iD的大小。二、MOS管的输入、输出特性对于共源极接法的电路，栅极和衬底之间被二氧化硅绝缘层隔离，所以栅极电流为零。输出特性曲线（漏极特性曲线）夹断区（截止区）用途：做无触点的、断开状态的电子开关。条件：整个沟道都夹断)(thGSGSvv0Di特点：可变电阻区特点:(1)当vGS为定值时,iD是vDS的线性函数，管子的漏源间呈现为线性电阻，且其阻值受vGS控制。（2）管压降vDS很小。用途：做压控线性电阻和无触点的、闭合状态的电子开关。条件：源端与漏端沟道都不夹断恒流区：(又称饱和区或放大区）特点:(1)受控性：输入电压vGS控制输出电流2)(1thGSGSDSDVvIi(2)恒流性：输出电流iD基本上不受输出电压vDS的影响。条件:(1)源端沟道未夹断(2)漏端沟道予夹断用途:可做放大器和恒流源。三、MOS管的基本开关电路当vI=vGSVGS(th)时，MOS管工作在截止区。D-S间相当于断开的开关，vO≈vDD.当vIVGS(th)且vI继续升高时，MOS管工作在可变电阻区。MOS管导通内阻RON很小，D-S间相当于闭合的开关,vO≈0。四、MOS管的四种基本类型GSDN沟道耗尽型GSDN沟道增强型GSDP沟道增强型GSDP沟道耗尽型在数字电路中，多采用增强型。