絕緣柵型場效應管模擬電子技術陳志紅87課件

模擬電子技術絕緣柵型場效應管主講人：陳志紅課程導入絕緣柵型場效應管：由金屬、氧化物和半導體制成。稱為金屬-氧化物-半導體場效應管，或簡稱MOS場效應管特點：輸入電阻可達1010(有資料介紹可達1014

）以上類型：N溝道P溝道增強型耗盡型增強型耗盡型UGS=0時漏源間存在導電溝道稱耗盡型場效應管；UGS=0時漏源間不存在導電溝道稱增強型場效應管。結構與電路符號增強型場效應管P型襯底(摻雜濃度低)用擴散的方法制作兩個N區(qū)在硅片表面生一層薄SiO2絕緣層用金屬鋁引出源極S和漏極D在絕緣層上噴金屬鋁引出柵極GBS-源極SourceG-

柵極Gate

D-漏極DrainSGD襯底耗盡層（a）增強型NMOSFET的結構；（b）N型MOS的電路符號；

（c）P型MOS的電路符號SGD襯底N+N+（a）（b）（c）箭頭方向是表示由P（襯底）指向N（溝道），符號中的斷線表示當uGS＝0時，導電溝道不存在。襯底引線A、當uGS=0v，如圖所,NMOS管相當于在N與P襯底之間形成兩個背靠背串聯(lián)的PN結，所以iD=0耗盡層增強型場效應管增強型NMOS管的工作原理增強型場效應管增強型NMOS管的工作原理耗盡層B、加正的uGS如圖所示ⅰ）加UGs正電壓后，在g與襯底之間產(chǎn)生縱向電場，→將靠近柵極下方的空穴向下排斥→耗盡層ⅱ）增加UGs

縱向電場↑→將P區(qū)少子電子聚集到P區(qū)表面→形成導電溝道.

ⅱi）加外加電壓uDS，產(chǎn)生漏極電流iD。在剛剛產(chǎn)生iD時所對應的UGS稱為開啟電壓，記為UGS(th)

。N型反型層UGS增大→電場增強→溝道加寬→ID增大UGS減小→ID減小電壓UGS控制漏極電流ID開始無導電溝道，當在UGSUT時才形成溝道,這種類型的管子稱為增強型MOS管耗盡型場效應管N溝道耗盡型MOS場效應管與N溝道增強型MOS場效管工作原理類似，不同點在于：只不過在uGS＝0時，已經(jīng)有了導電溝道。也就是在uGS＝0時，在外加UDs的作用下已經(jīng)可以產(chǎn)生漏極電流iD。P型襯底(摻雜濃度低)BSG耗盡層N+N+（a）D通過調(diào)節(jié)UGS的大小來控制時ID，實現(xiàn)放大作用。UGS值可負，可正，可零。SGD襯底SGD襯底箭頭方向表示由P（襯底）指向N（溝道），符號中的實線表示零柵壓時，管子已有導電溝道。(3)之所以稱為耗盡型,是因為當UGS為負,將使溝道中感應電荷減少(即耗盡的意思),從而使iD減少)，耗盡型MOS場效應管也有夾斷電壓UGS(off)和漏極飽和電流IDSS的概念。(1)在制造管子中，已經(jīng)在SiO絕緣層中摻入大量的正離子，在uGS＝0時，可以吸引自由電子，形成反型層—N溝道，加上UDD時，可以產(chǎn)生iD(2)當uGS減少(為負)，iD減少，當uGS增加(為正)，iD增加.所以耗盡型MOS管可以負柵壓、零柵壓和正柵壓下工作。場效應管的主要參數(shù)、使用注意事項1.開啟電壓UT柵源電壓小于開啟電壓的絕對值，場效應管不能導通2.夾斷電壓UP當uGS=UP時，漏極電流為零3.飽和漏極電流IDSS當uGS=0時所對應的漏極電流4.輸入電阻RGS結型場效應管:RGS大于107ΩMOS場效應管:RGS可達109～1015Ω5.低頻跨導gmUDS一定時，漏極電流的變化量與柵源電壓變化量的比值反映了柵壓對漏極電流的控制作用。單位是mS(毫西門子)場效應管使用注意事項不要使柵極懸空，即使不用時，也要用金屬導線將三個電極短接起來。焊接時，應把電烙鐵斷開電源后再行焊接，以免感應擊穿柵極。結型場效應管柵壓不能接反，否則PN結正偏，柵流過大，使管子損壞。可以用萬用表測結型場效應管的PN結正、反電阻，但絕緣柵管不能用萬用表