《MOS场效应管》课件.ppt

P沟道,耗尽型,P沟道,P沟道,（耗尽型）,场效应管的分类：,5.1 金属-氧化物-半导体（MOS）场效应管,5.1.1 N沟道增强型MOSFET,5.1.5 MOSFET的主要参数,5.1.2 N沟道耗尽型MOSFET,5.1.3 P沟道MOSFET,5.1.4 沟道长度调制效应,5.1.1 N沟道增强型MOSFET,1.结构（N沟道）,L：沟道长度,W：沟道宽度,tox：绝缘层厚度,通常 W L,5.1.1 N沟道增强型MOSFET,剖面图,1.结构（N沟道）,符号,5.1.1 N沟道增强型MOSFET,2.工作原理,（1）vGS对沟道的控制作用,当vGS0时,无导电沟道，d、s间加电压时，也无电流产生。,当0vGS VT 时,产生电场，但未形成导电沟道（感生沟道），d、s间加电压后，没有电流产生。,当vGS VT 时,在电场作用下产生导电沟道，d、s间加电压后，将有电流产生。,vGS越大，导电沟道越厚,VT 称为开启电压,2.工作原理,（2）vDS对沟道的控制作用,靠近漏极d处的电位升高,电场强度减小,沟道变薄,当vGS一定（vGS VT）时，,vDS,ID,沟道电位梯度,整个沟道呈楔形分布,当vGS一定（vGS VT）时，,vDS,ID,沟道电位梯度,当vDS增加到使vGD=VT 时，在紧靠漏极处出现预夹断。,2.工作原理,（2）vDS对沟道的控制作用,在预夹断处：vGD=vGS-vDS=VT,预夹断后，vDS,夹断区延长,沟道电阻,ID基本不变,2.工作原理,（2）vDS对沟道的控制作用,2.工作原理,（3）vDS和vGS同时作用时,vDS一定，vGS变化时,给定一个vGS，就有一条不同的 iD vDS 曲线。,3.V-I 特性曲线及大信号特性方程,（1）输出特性及大信号特性方程,截止区当vGSVT时，导电沟道尚未形成，iD0，为截止工作状态。,3.V-I 特性曲线及大信号特性方程,（1）输出特性及大信号特性方程,可变电阻区 vDS（vGSVT）,由于vDS较小，可近似为,rdso是一个受vGS控制的可变电阻,3.V-I 特性曲线及大信号特性方程,（1）输出特性及大信号特性方程,可变电阻区,n：反型层中电子迁移率Cox：栅极（与衬底间）氧化层单位面积电容,本征电导因子,其中,Kn为电导常数，单位：mA/V2,3.V-I 特性曲线及大信号特性方程,（1）输出特性及大信号特性方程,饱和区（恒流区又称放大区）,vGS VT，且vDS（vGSVT）,是vGS2VT时的iD,V-I 特性：,3.V-I 特性曲线及大信号特性方程,（2）转移特性,5.1.2 N沟道耗尽型MOSFET,1.结构和工作原理（N沟道）,二氧化硅绝缘层中掺有大量的正离子,可以在正或负的栅源电压下工作，而且基本上无栅流,5.1.2 N沟道耗尽型MOSFET,2.V-I 特性曲线及大信号特性方程,（N沟道增强型）,5.1.3 P沟道MOSFET,5.1.4 沟道长度调制效应,实际上饱和区的曲线并不是平坦的,L的单位为m,当不考虑沟道调制效应时，0，曲线是平坦的。,修正后,5.1.5 MOSFET的主要参数,一、直流参数,NMOS增强型,1.开启电压VT（增强型参数）,2.夹断电压VP（耗尽型参数）,3.饱和漏电流IDSS（耗尽型参数）,4.直流输入电阻RGS（1091015）,二、交流参数,1.输出电阻rds,当不考虑沟道调制效应时，0，rds,5.1.5 MOSFET的主要参数,2.低频互导gm,二、交流参数,考虑到,则,其中,5.1.5 MOSFET的主要参数,end,三、极限参数,1.最大漏极电流IDM,2.最大耗散功率PDM,3.最大漏源电压V（BR）DS,4.最大栅源电压V（BR）GS,