场效应晶体管.pptx

场效应晶体管场效应管的特点结型场效应管绝缘栅场效应管第四节一二三第四章第四节场效应晶体管分类绝缘栅场效应管结型场效应管第四节场效应晶体管简称场效应管,用FET来表示(FieldEffectTransistor)。一、绝缘栅场效应管绝缘栅场效应管是一种金属—氧化物—半导体场效应管,简称MOS管。MOS管按工作方式分类增强型MOS管耗尽型MOS管N沟道P沟道N沟道P沟道第四节(一)N沟道增强型MOS管的结构和工作原理NNb-衬底引线sgdP衬底bSiO2绝缘层g-栅极S-源极d-(1)感生沟道的形成过程在电场的作用下,可以把P型衬底表面层中多数载流子空穴全部排斥掉,形成空间电荷区。当uGS增加到某一临界电压(UT)值时,吸引足够多的电子,在P型半导体的表面附近感应出一个N型层,形成反型层—漏源之间的导电沟道。开始形成反型层的uGS称为开启电压(UT)。uGS越高,电场越强,感应的电子越多,沟道就越宽。uGSgb自由电子反型层耗尽区第四节绝缘栅场效应管是利用电场效应来改变导电通道的宽窄,从而控制漏-源极间电流的大小。栅极和源极之间加正向电压耗尽区铝SiO2衬底P型硅gbuGS受主离子空穴(2)栅源电压uGS对漏极电流iD的控制作用在栅源电压uGS=0时,没有导电沟道。漏源极之间存在两个背向PN结,其中一个为反向偏置,只能流过很小的反向饱和电流,iD≈0。增大VGG,使uGS=UT时形成导电沟道。在正向漏源电压作用下,沟道内的多子(电子)产生漂移运动,形成漏极电流iD。uGS变大iD变大沟道宽度变宽沟道电阻变小NNVDDVGGsdbgiDPN沟道uGS≥UT时才能形成导电沟道第四节uGS对iD的控制作用:(3)漏源电压uDS对漏极电流iD的影响uGS≥UT时,沟道形成。当uDS较小,即uGD>>UT时,沟道宽度受uDS的影响很小,沟道电阻近似不变,iD随uDS的增加呈线性增加。当uDS增大时,沟道各点与栅极间电压不等,使沟道从源极向漏极逐渐变窄。随着uDS增大,沟道电阻迅速增大,iD不再随uDS线性增大。继续增大uDS,则uGD<UT,夹断区增加,增加的uDS电压几乎全部降落在夹断区上,所以uDS虽然增加而电流基本上是恒定的。VGGVDDsdbgiDPNNuGD>UTuGD=UTuGD<UT第四节耗尽区N沟道当uDS增大到使uGD=UT时,在靠近漏极处,沟道开始消失,称为预夹断。(二),iD与uDS之间的关系,即输出特性分为三个区:可变电阻区恒流区截止区第四节可变电阻区(非饱和区)24681012**********uGS=6V435uDS(V)iD(mA)2Ⅰ区对应预夹断前,uGS>UT,uDS很小,uGD>UT的情况。①若uGS不变,沟道电阻rDS不变,iD随uDS的增大而线性上升。特点②uGS变大,rDS变小,看作由电压uGS控制的可变电阻。ⅠⅡN沟道增强型MOS管的输出特性第四节截止区特点:该区对应于uGS≤UT的情况由于没有感生沟道,故电流iD≈0,管子处于截止状态。24681012**********uGS=6V435uDS(V)iD(mA)2ⅠⅡ恒流区(饱和区)Ⅱ区对应预夹断后,uGS>UT,uDS很大,uGD<UT的情况。iD只受uGS控制。若uGS不变,随着uDS的增大,iD几乎不变。预夹断轨迹方程为:第四节