场效应晶体管.pptx

MOS管的结构、工作原理和输出特性
MOS场效应晶体管的结构
基本工作原理和输出特性
MOS场效应晶体管的分类
MOS场效应晶体管的阈值电压
MOS管阈值电压的定义
MOS管阈值电压的表示式
非理想条件下的阈值电压
影响阈值电压的其他因素
阈值电压的调整技术
MOS管的直流电流-电压特性
MOS管线性区的电流-电压特性
MOS管饱和区的电流-电压特性
亚阈值区的电流-电压特性
MOS管击穿区特性及击穿电压
MOS电容及MOS管瞬态电路模型
理想MOS结构的电容-电压特性
MOS管瞬态电路模型-SPICE模型
MOS管的交流小信号参数和频率特性
MOS场效应管的交流小信号参数
MOS场效应晶体管的频率特性
MOS场效应晶体管的开关特性
MOS场效应晶体管瞬态开关过程
开关时间的计算
MOS场效应晶体管的二级效应
非常数表面迁移率效应
体电荷效应对电流-电压特性的影响
MOS场效应晶体管的短沟道效应
MOS场效应晶体管的窄沟道效应
MOS场效应晶体管温度特性
热电子效应
迁移率随温度的变化
阈值电压与温度关系
MOS管几个主要参数的温度关系
场效应管:利用输入回路的电场效应来控制输出回路电流
的三极管;一种载流子参与导电,又称单极型
(Unipolar)晶体管。
原理:利用改变垂直于导电沟道的电场强度来控制沟道
的导电能力而实现放大作用;
第四章 MOS场效应晶体管
双极晶体管:参加工作的不仅有少数载流子,也有多数载流子,故统称为双极晶体管
特点
单极型器件(靠多数载流子导电);
输入电阻高:可达1010(有资料介绍可达1014)
以上、抗辐射能力强;
制作工艺简单、易集成、热稳定性好、功耗小、体积小、成本低。
OUTLINE
MOS场效应晶体管结构、工作原理和输出特性
栅极Al (Gate)
源极(Source)
漏极(Drain)
绝缘层SiO2(Insulator)
保护层
表面沟道(Channel)
衬底电极(Substrate)
Ohmic contact
MOS管结构
两边扩散两个高浓度的N区
形成两个PN结
以P型半导体作衬底
通常, MOS管以金属Al (Metal) SiO2 (Oxide) Si (Semicond
-uctor)作为代表结构
基质:硅、锗、砷化镓和磷化铟等
栅材:二氧化硅、氮化硅、和三氧化二铝等
制备工艺:MOSFET基本上是一种左右对称的拓扑结构,它
是在P型半导体上生成一层SiO2 薄膜绝缘层,然
后用光刻工艺扩散两个高掺杂的N型区,从N型区
引出电极。
结构:环形结构、条状结构和梳状结构
基本结构参数----
电容结构
沟道长度
沟道宽度
栅绝缘层厚度tOX
扩散结深
衬底掺杂浓度NA
+
表面电场
MOS FET Fundamentals
D-S 间总有一个反接的PN结
产生垂直向下的电场
MOS管工作原理
栅压从零增加,表面将由耗尽逐步进入反型状态,产生电子积累。当栅压增加到使表面积累的电子浓度等于或超过衬底内部的空穴平衡浓度时,表面达到强反型,此时所对应的栅压称为阈值电压UT 。
感应表面电荷
吸引电子
电场排斥空穴
正常工作时的偏置
强反型时,表面附近出现的与体内极性相反的电子导电层称为反型层——沟道,以电子导电的反型层称做N沟道。
感应表面电荷
一种典型的电压控制型器件
电流通路——从漏极经过沟道到源极
UGS=0, UDS≠0,漏端PN结反偏,反偏电流很小——器件截止
UGS≠0, UDS≠0,表面形成沟道,漏区与源区连通,电流明显;
——器件导通
zero applied bias
源极和漏极之间始终有一个PN结反偏,IDS = 0
分析:
漏-源输出特性
下面分区讨论
各区的特点
曲线与虚线的交点为“夹断点”
夹断区(截止区)
恒流区(放大区或饱和区)
预夹断轨迹
可变电阻区
击穿区