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金属-氧化物-半导体场效应管 ch4-3

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金属-氧化物-半导体场效应管ch4-3
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4 3 金属 氧化物 半导体场效应管 增强型 Enhancement 耗尽型 Depletion N沟道 P沟道 N沟道 P沟道 MOSFET 绝缘栅型 IGFET 4 3 金属 氧化物 半导体场效应管 输出特性 转移特性 主要参数 4 3 1 N沟导增强型MOSFET EMOS 4 3 3 各种FET的特性及使用注意事项 4 3 2 N沟导耗尽型MOSFET DMOS B 4 3 1 4 3 1 EMOS的结构和工作原理 源极 漏极 栅极 衬底 1 结构 以N沟道EMOS为例 P型区P型区 符号符号 4 3 1 JFET的结构和工作原理 4 1 结型 场效应管 1 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 在通常情况下 源极一般都与衬底极相连 即VBS 0 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 2 工作原理 4 1 结型 场效应管 VGS对沟道的控制作用 当VGS 0时 当沟道夹断时 对应 的栅源电压VGS称为夹断 电压VP 或VGS off 对于N沟道的JFET VP 0 PN结反偏耗尽层加厚 沟道变窄 VGS继续减小 沟道 继续变窄 VDS对沟道的控制作用 当VGS 0时 VDS ID G D间PN结的反向电 压增加 使靠近漏极处的 耗尽层加宽 沟道变窄 从上至下呈楔形分布 当VDS增加到使VGD VP 时 在紧靠漏极处出现预 夹断 此时VDS 夹断区延长 沟道电阻 ID基本不变 VGS和VDS同时作用时 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 2 工作原理 4 1 结型 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 2 工作原理 4 1 结型 场效应管 e VGS VGS th VDS VGS VGS th VGD VGS VDS d VGS VGS th VDS 0 此时VDS VGD 漏端沟道变窄 ID基本不变 VDS ID 近漏极端的反型层消失 预夹断 VDS对沟道的控制作用 综上分析可知 4 1 结型 场效应管 VGA VGS th VSA VGS VGS th VDA VDS VGS VGS th 2 工作原理 4 1 结型 场效应管 沟道长度调制效应 4 1 结型 场效应管 N沟道EMOS的特性曲线及参数 2 转移特性 1 输出特性 4 1 结型 场效应管 N沟道EMOS的特性曲线及参数 1 输出特性 非饱和区 又称变阻区 VGS VGS th VDS VGS VGS th 饱和区 夹断电压VP 或VGS off 饱和漏极电流IDSS 低频跨导gm 或 4 1 结型 场效应管3 主要参数 漏极电流约为零时的VGS值 VGS 0时对应的漏极电流 低频跨导反映了vGS对iD的控制作用 gm 可以在转移特性曲线上求得 单位是mS 毫西门子 输出电阻rd 4 1 结型 场效应管3 主要参数 直流输入电阻RGS 对于结型场效应三极管 反偏时RGS约大于107 最大漏极功耗PDM 最大漏源电压V BR DS 最大栅源电压V BR GS end 4 1 1 EMOS的结构和工作原理 P沟道EMOS 4 3 2 DMOS的结构和工作原理 1 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 4 3 2 DMOS的结构和工作原理 2 伏安特性 4 3 2 DMOS的结构和工作原理 3 四种MOS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
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