絕緣珊場效應(yīng)管MOSppt課件

1、模擬電路第三章模擬電路第三章上頁上頁首頁首頁下頁下頁 復(fù)復(fù) 習(xí)習(xí) 鞏鞏 固固 1、場效應(yīng)管的定義、場效應(yīng)管的定義 2、結(jié)型場效應(yīng)管的電極、分類、結(jié)型場效應(yīng)管的電極、分類 3、結(jié)型場效應(yīng)管的工作原理、結(jié)型場效應(yīng)管的工作原理 4、結(jié)型場效應(yīng)管的特性曲線、結(jié)型場效應(yīng)管的特性曲線 5、結(jié)型場效應(yīng)管跟三極管的比較、結(jié)型場效應(yīng)管跟三極管的比較模擬電路第三章模擬電路第三章上頁上頁首頁首頁下頁下頁雙極型三極管雙極型三極管 單極型場效應(yīng)管單極型場效應(yīng)管載流子載流子多子多子+少子少子多子多子輸入量輸入量電流輸入電流輸入電壓輸入電壓輸入控制控制電流控制電流源電流控制電流源電壓控制電流源電壓控制電流源輸入電阻輸入電阻

2、幾十到幾千歐幾十到幾千歐幾兆歐以上幾兆歐以上噪聲噪聲較大較大較小較小靜電影響靜電影響不受靜電影響不受靜電影響易受靜電影響易受靜電影響制造工藝制造工藝不宜大規(guī)模集成不宜大規(guī)模集成適宜大規(guī)模和超大適宜大規(guī)模和超大規(guī)模集成規(guī)模集成模擬電路第三章模擬電路第三章上頁上頁首頁首頁下頁下頁FET的分的分 類類:FET分類分類 絕緣場效應(yīng)管絕緣場效應(yīng)管型場效應(yīng)管型場效應(yīng)管增強(qiáng)型增強(qiáng)型耗盡型耗盡型N溝道溝道P溝道溝道N溝道溝道P溝道溝道N溝道溝道P溝道溝道模擬電路第三章模擬電路第三章上頁上頁首頁首頁下頁下頁第二節(jié)第二節(jié) 絕緣柵場型效應(yīng)三極管絕緣柵場型效應(yīng)三極管 絕緣柵型場效應(yīng)管絕緣柵型場效應(yīng)管 (FET)，簡稱

3、，簡稱MOSFET。分為：。分為： 增強(qiáng)型增強(qiáng)型 N溝道、溝道、P溝道溝道 耗盡型耗盡型 N溝道、溝道、P溝道溝道 1.N溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型MOS管管 （1構(gòu)造構(gòu)造 4個(gè)電極：漏極個(gè)電極：漏極D，源極源極S，柵極，柵極G和和 襯底襯底B。-gsdb符號：符號：-N+NP襯底sgdb源極柵極漏極襯底二氧化二氧化硅絕緣硅絕緣層層通常將襯底與通常將襯底與源極接在一起源極接在一起一、基本概念一、基本概念模擬電路第三章模擬電路第三章上頁上頁首頁首頁下頁下頁2、定義：柵極與漏、源極完全絕緣的場效晶體管，稱絕緣柵、定義：柵極與漏、源極完全絕緣的場效晶體管，稱絕緣柵場效晶體管。根據(jù)絕緣層所用材料之不同，絕緣

4、柵場效應(yīng)管有場效晶體管。根據(jù)絕緣層所用材料之不同，絕緣柵場效應(yīng)管有多種類型，目前應(yīng)用最廣泛的一種是以二氧化硅多種類型，目前應(yīng)用最廣泛的一種是以二氧化硅SiO2為絕為絕緣層的金屬一氧化物一半導(dǎo)體緣層的金屬一氧化物一半導(dǎo)體Meial-Oxide-Semiconductor場效應(yīng)管，簡稱場效應(yīng)管，簡稱MOS場效應(yīng)管場效應(yīng)管MOSFET）。與結(jié)型場效應(yīng)）。與結(jié)型場效應(yīng)管相比這種管子輸入電阻更高、噪聲更小。管相比這種管子輸入電阻更高、噪聲更小。3、電路符號和分類、電路符號和分類N溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型P溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型N溝道耗盡型溝道耗盡型P溝道耗盡型溝道耗盡型模擬電路第三章模擬電路第三章上頁上頁首頁

5、首頁下頁下頁-P襯底sgN+bdVDD二氧化硅+N 當(dāng)uGS0V時(shí)縱向電場將靠近柵極下方的空穴向下排斥耗盡層。二、工作原理二、工作原理 當(dāng)uGS=0V時(shí)，漏源之間相當(dāng)兩個(gè)背靠背的 二極管，在d、s之間加上電壓也不會(huì)形成電流，即管子截止。 再增加uGS縱向電場將P區(qū)少子電子聚集到P區(qū)表面形成導(dǎo)電溝道，如果此時(shí)加有漏源電壓，就可以形成漏極電流id。柵源電壓柵源電壓uGS的控制作用的控制作用-s二氧化硅P襯底gDDV+Nd+bNVGGid模擬電路第三章模擬電路第三章上頁上頁首頁首頁下頁下頁 定義： 開啟電壓（ UT）剛剛產(chǎn)生溝道所需的柵源電壓UGS,也記為UGS(th)。 N溝道增強(qiáng)型MOS管的基本

6、特性： uGS UT，管子截止， uGS UT，管子導(dǎo)通。 uGS 越大，溝道越寬，在相同的漏源電壓uDS作用下，漏極電流ID越大。模擬電路第三章模擬電路第三章上頁上頁首頁首頁下頁下頁 漏源電壓漏源電壓uDS對漏極對漏極電流電流id的控制作用的控制作用 當(dāng)uGSUT，且固定為某一值時(shí)，來分析漏源電壓VDS對漏極電流ID的影響。（設(shè)UT=2V， uGS=4V） （auds=0時(shí)，時(shí)， id=0。 （截止區(qū)）（截止區(qū)）（buds id； 同時(shí)溝道靠漏區(qū)變窄。同時(shí)溝道靠漏區(qū)變窄。 （可變電阻區(qū)）（可變電阻區(qū)）（c當(dāng)當(dāng)uds增加到使增加到使ugd=UT時(shí)時(shí)，溝道靠漏區(qū)夾斷，稱為預(yù)夾斷。溝道靠漏區(qū)夾斷，

7、稱為預(yù)夾斷。（duds再增加，預(yù)夾斷區(qū)再增加，預(yù)夾斷區(qū)加長，加長， uds增加的部分基本降增加的部分基本降落在隨之加長的夾斷溝道上，落在隨之加長的夾斷溝道上， id基本不變。（恒流區(qū)）基本不變。（恒流區(qū)）-s二氧化硅P襯底gDDV+Nd+bNVGGid-二氧化硅NisdNVb+DDdVP襯底GGg-GGbVd二氧化硅siNgDD+dP襯底VN+-P襯底d+dDDVs+二氧化硅NNbiGGVg模擬電路第三章模擬電路第三章上頁上頁首頁首頁下頁下頁（3 3特性曲線特性曲線 四個(gè)區(qū)：（a可變電阻區(qū)預(yù)夾斷前）。 輸出特性曲線：輸出特性曲線：iD=f(uDS)uGS=consti(V)(mA)DDSuGS

8、=6Vuu=5VGS=4VuGSu=3VGS（b恒流區(qū)也稱飽和恒流區(qū)也稱飽和 區(qū)預(yù)夾斷區(qū)預(yù)夾斷 后）。后）。 （c夾斷區(qū)截止區(qū)）。夾斷區(qū)截止區(qū)）。 （d擊穿區(qū)。擊穿區(qū)。可變電阻區(qū)可變電阻區(qū)恒流區(qū)恒流區(qū)截止區(qū)截止區(qū)擊穿區(qū)擊穿區(qū)iD受受uGS控制控制模擬電路第三章模擬電路第三章上頁上頁首頁首頁下頁下頁 轉(zhuǎn)移特性曲線： iD=f(uGS)uDS=const 可根據(jù)輸出特性曲線作出轉(zhuǎn)移特性曲線。例：作uDS=10V的一條轉(zhuǎn)移特性曲線：i(mA)DGS=6Vuu=5VGS=4VuGSu=3VGSuDS(V)Di(mA)10V12341432(V)uGS246UT模擬電路第三章模擬電路第三章上頁上頁首頁首

9、頁下頁下頁 一個(gè)重要參數(shù)跨導(dǎo)gm： gm=iD/uGS uDS=const (單位單位mS) gm的大小反映了柵源電壓對漏極電流的控制作的大小反映了柵源電壓對漏極電流的控制作用。用。 在轉(zhuǎn)移特性曲線上，在轉(zhuǎn)移特性曲線上， gm為的曲線的斜率。為的曲線的斜率。 在輸出特性曲線上也可求出在輸出特性曲線上也可求出gm。1(mA)DSu=6V=3VuuGS(V)1D624i43=5V(mA)243iDGS210V(V)uGSiDGSuiD模擬電路第三章模擬電路第三章上頁上頁首頁首頁下頁下頁 3、P溝道溝道MOSFET P溝道MOSFET的工作原理與N溝道 MOSFET完全相同，只不過導(dǎo)電的載流子不同，

10、供電電壓極性不同而已。這如同雙極型三極管有NPN型和PNP型一樣。（學(xué)生自學(xué)）模擬電路第三章模擬電路第三章上頁上頁首頁首頁下頁下頁4. MOS4. MOS管的主要參數(shù)管的主要參數(shù)（1 1開啟電壓開啟電壓UTUT（2 2夾斷電壓夾斷電壓UPUP（3 3跨導(dǎo)跨導(dǎo)gm gm ：gm=gm=iD/iD/uGSuGS uDS=const uDS=const （4 4直流輸入電阻直流輸入電阻RGS RGS 柵源間的等柵源間的等效電阻。由于效電阻。由于MOSMOS管柵源間有管柵源間有sio2sio2絕緣絕緣層，輸入電阻可達(dá)層，輸入電阻可達(dá)10910910151015。 模擬電路第三章模擬電路第三章上頁上頁首

11、頁首頁下頁下頁三三 . .場效應(yīng)管的主要參數(shù)場效應(yīng)管的主要參數(shù)(1) (1) 開啟電壓開啟電壓UTUT UT UT 是是MOSMOS增強(qiáng)型管的參數(shù)，柵源電壓小于開啟電壓增強(qiáng)型管的參數(shù)，柵源電壓小于開啟電壓的絕對值的絕對值, , 場效應(yīng)管不能導(dǎo)通。場效應(yīng)管不能導(dǎo)通。 （2夾斷電壓夾斷電壓UP UP 是是MOS耗盡型和結(jié)型耗盡型和結(jié)型FET的參數(shù)，當(dāng)?shù)膮?shù)，當(dāng)uGS=UP時(shí)時(shí),漏極電流為零。漏極電流為零。 （3輸入電阻RGS 結(jié)型場效應(yīng)管，RGS大于107，MOS場效應(yīng)管, RGS可達(dá)1091015。（4） 低頻跨導(dǎo)低頻跨導(dǎo)gm gm反映了柵壓對漏極電流的控制作用，單位是反映了柵壓對漏極電流的控制作用，單位是mS(毫西門子毫西門子)。模