高二物理競(jìng)賽課件耗盡型MOSFET的輸出特性和轉(zhuǎn)移特性

耗盡型MOSFET的輸出特性和轉(zhuǎn)移特性曲線

耗盡型MOSFET的輸出特性和轉(zhuǎn)移特性曲線UDG=-UGS(off)UGS=UGS(off)UGS=9V6V3V0V-3VuDS/ViD/mA051015201234恒流區(qū)可變電阻區(qū)擊穿區(qū)截止區(qū)N溝道耗盡型MOSFET3V0V-3V-6VUGS=-9ViD/mAuDS/VUGS=UGS(off)擊穿區(qū)恒流區(qū)可變電阻區(qū)-5-10-15-200-1-2-3-4UDG=-UGS(off)截止區(qū)P溝道耗盡型MOSFET耗盡型MOSFET的輸出特性1、工作原理(增強(qiáng)型MOSFET)UGS=0，兩PN結(jié)相反，雖然有漏極電壓UDS，但I(xiàn)D=0UGS↑，且足夠大時(shí)，襯底表面形成反型層P→N，產(chǎn)生導(dǎo)電溝道,ID>0,，此時(shí)的UGS稱為開啟電壓UGS(th)。P襯底N+N+DGS+-UGSUDSIDP襯底N+N+DGSUGSUDSIDN+N+DGSUGSUDSIDUGS↑↑

，溝道變寬，ID增大，UGS(th)對(duì)ID控制作用

UGS控制漏極電流ID。柵極電流IG=0(存在絕緣層)，輸入阻抗極大，源極電流IG和漏極電流ID相等，反偏的PN結(jié)IB=0。2、特性曲線a、輸出曲線輸出曲線分為三個(gè)區(qū)：可變電阻區(qū)、恒流區(qū)和擊穿區(qū)。P溝道增強(qiáng)型MOSFET-3V-4V-5V-6VUGS=-7ViD/mAuDS/VUGS=UGS(th)擊穿區(qū)恒流區(qū)可變電阻區(qū)-5-10-15-200-1-2-3-4UDG=-UGS(th)截止區(qū)UDG=-UGS(th)UGS=UGS(th)UGS=7V6V5V4V3VuDS/ViD/mA051015201234恒流區(qū)可變電阻區(qū)擊穿區(qū)N溝道增強(qiáng)型MOSFET截止區(qū)1)、恒流區(qū)

當(dāng)|uGS|>|UGS(th)|，且|uDG|<|UGS(th)|時(shí)，工作點(diǎn)進(jìn)入恒流流區(qū)，恒流區(qū)內(nèi)uGS對(duì)iD的控制能力很強(qiáng)，而uDS對(duì)iD的控制能力弱（原因：導(dǎo)電溝道產(chǎn)生了預(yù)夾斷）。厄爾利電壓點(diǎn)UA：恒流區(qū)內(nèi)各UGS曲線延長(zhǎng)線的相交點(diǎn)。N溝道增強(qiáng)型MOSFETP襯底N+N+DGSUGSUDSIDN溝道增強(qiáng)型MOSFET厄爾利電壓定義溝道調(diào)制系數(shù)為：

當(dāng)|uGS|>|UGS(th)|而|uDG|>|UGS(th)|時(shí)，工作點(diǎn)進(jìn)入可變電阻區(qū)。uDS的變化明顯改變iD的大小。交流輸出電阻rDS隨著uGS的增大而減小。3)、截止區(qū)|uGS|<|uGS(th)|，導(dǎo)電溝道尚未形成，iD=0。2)、可變電阻區(qū)b、轉(zhuǎn)移特性曲線(N溝道增強(qiáng)型MOSFET)增強(qiáng)型MOSFET在恒流區(qū)內(nèi)，iD與UGS呈平方律關(guān)系。(N溝道增強(qiáng)型MOSFET)N溝道增強(qiáng)型MOSFET的轉(zhuǎn)移特性u(píng)GS/ViD/mA024681234uGS（th）uGS/ViD/mA0-2-4-6-81234uGS（th）P溝道增強(qiáng)型MOSFET的轉(zhuǎn)移特性μn為溝道電子運(yùn)動(dòng)的遷移率；Cox為單位面積柵極電容；W和L分別為導(dǎo)電溝道寬度和長(zhǎng)度，W/L為寬長(zhǎng)比?？紤]uDS對(duì)iD的微弱作用，則為：表示uGS=0時(shí)的漏極電流耗盡型MOSFET在恒流區(qū)內(nèi)的電流方程為：N溝道耗盡型MOSFETuGS/ViD/mA03691234uGS（0ff）-6-3uGS/ViD/mA036-9uGS（0ff）-6-3-3-2-4-1耗盡型MOSFET的轉(zhuǎn)移特性三、各種場(chǎng)效應(yīng)管的比較及其與晶體管的比較1、各種場(chǎng)效應(yīng)管的電路符號(hào)JFET型N溝道P溝道MOSFET增強(qiáng)型耗盡型2、各種場(chǎng)效應(yīng)管的特性曲線uGS0IDSS耗盡型N溝增強(qiáng)型N溝MOSJFETN溝道UGS(off)JFETP溝道UGS(off)UGS(th)UGS(th)耗盡型P溝道增強(qiáng)型MOSP溝道iDID0ID0輸出特性轉(zhuǎn)移特性增強(qiáng)MOSFETP溝道uDSiD0可變電阻區(qū)01234560123-1-2-3-3-4-5-6-7-8-9JFETP溝道耗盡-3-4-5-60-1-20123-1-2-33456789JFETN溝道耗盡增強(qiáng)UGSMOSFETN溝道UGS3、場(chǎng)效應(yīng)管和晶體管的比較b、晶體管中導(dǎo)電主要靠基區(qū)中非平衡少子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)電能力易受外界因素（如溫度）影響。場(chǎng)效應(yīng)管只依靠多子的漂移運(yùn)動(dòng)導(dǎo)電，導(dǎo)電能力不易受環(huán)境影響。c、場(chǎng)效應(yīng)管的漏極和源極結(jié)構(gòu)對(duì)稱，可互換。晶體管中發(fā)射區(qū)和集電區(qū)是同型的半導(dǎo)體，但二者不能互換。a、輸入電阻：晶體管處于飽和或放大狀態(tài)，存在一定的基極電