第3章场效应管
第3章 场效应管
第3章场效应管 *1场效应管:具有正向受控作用的半导体器件。 是单极型晶体管 *2场效应管类型: 结型(JFET):P沟道,N沟道 金属-氧化物-半导体型( MOSFET) 增强型(EMOS):P沟道,N沟道 耗尽型(DMOS):P沟道,N沟道
第3章 场效应管 *1 场效应管：具有正向受控作用的半导体器件。 是单极型晶体管。 *2 场效应管类型： 结型（JFET）：P沟道，N沟道 金属-氧化物-半导体型（MOSFET）： 增强型（EMOS）： P沟道，N沟道 耗尽型（DMOS）： P沟道，N沟道
MOS场效应管 1EMOS场效应管(N沟道) 1)结构符号 S G
MOS场效应管 1 EMOS场效应管（N沟道） 1） 结构 符号 W D G S U U S G D P + N+ N+ P l l
2工作原理 在ⅴes作用下,D-S间形成导电沟道;在VD作用 下,S区电子沿导电沟道进到D区。 1 Vs=0 Vns>0 由于U-D极PN结是反向 偏置的,中间P型衬底 基本没有电子,所以 D极和S极彼此之间 有效地绝缘开了。 此时NMOS管处于 截止状态,ID=0
2 工作原理 在VGS作用下，D-S间形成导电沟道；在VDS作用 下，S区电子沿导电沟道进到D区。 1） VGS =0 VDS＞0 由于U-D极PN结是反向 偏置的，中间P型衬底 基本没有电子，所以 D极和S极彼此之间 有效地绝缘开了。 此时NMOS管处于 截止状态，ID=0。 U S G D P + N+ N+ P VGS VDS ID=0
2)Ⅴs>0Vns=0 向下的电场将排斥氧化层下面 P型衬底薄层(表面层)中 的空穴,使受主负离子露出 开始形成耗尽层。可动 载流子很少,ID≈0 G open
2）VGS ＞0 VDS ＝0 向下的电场将排斥氧化层下面 P型衬底薄层（表面层）中 的空穴，使受主负离子露出 开始形成耗尽层。可动 载流子很少，ID≈0 U S G D P + N+ N+ P VGS VDS E
3)VGs↑=V GST Vs=0 DS Vos↑→表面层感应负电荷↑ →耗尽层↑→耗尽层上面的 表面层内感应自由电子浓度n个 空穴浓度p→形成反型层→ 产生导电沟道。 G *1反型条件: n≈NAP=≈x-<n ●●●●」N nN *2反型层 *3开启电压Vcsr
3） VGS ↑ =VGST VDS ＝0 VGS ↑→表面层感应负电荷↑ →耗尽层↑→耗尽层上面的 表面层内感应自由电子浓度n↑ 空穴浓度p↓→形成反型层→ 产生导电沟道。 *1 反型条件： *2 反型层 *3 开启电压VGST U S G D P + N+ N+ P VGS VDS n N n n n n N p A i i A 2 2 =
4)VGS >VGST VDs >0 在VDs作用下,lb>0 5)V GS GST VDs↑>VGs-V GST *1VGs>Vsr时Vps↑ 靠近漏极的耗尽层↑ *2当VDs↑>V 时, G GS GST 耗尽层将夹断靠近漏端的 导电沟道。—夹断 *3夹断电压:Vps=Vs-Vos *4夹断时,漏极到源极之间 仍然导电
4）VGS ＞VGST VDS＞0 在VDS 作用下， ID ＞0 5） VGS ＞VGST VDS↑＞ VGS –VGST *1 VGS ＞VGST 时 VDS↑→ 靠近漏极的耗尽层↑ *2 当VDS↑＞ VGS –VGST 时， 耗尽层将夹断靠近漏端的 导电沟道。——夹断 *3 夹断电压：VDS= VGS –VGST *4 夹断时，漏极到源极之间 仍然导电 U S G D P + N+ N+ P VGS VDS
*5当Vcs>Vsr 如果VnsⅤs-V GST 那么多余的电压降落在 耗尽层上,ID饱和 DS GS GST 电阻区 饱和区 GS
*5 当VGS＞ VGST 如果 VDS＜ VGS –VGST，那么 VDS↑→ID↑ 如果 VDS＞ VGS –VGST ，那么多余的电压降落在 耗尽层上， ID 饱和。 电阻区 饱和区 ID VDS VDS=VGS –VGST ID VGST VGS VGS
3伏安特性 p=f( DS川a=常数 1)电阻区 DS GS V GST 饱和区 (线性区,非饱和区) 电阻区 条件:Ⅴs>Vo GST Vs Ves-v GST GD GST
3 伏安特性 IG=0 1）电阻区 （ 线性区，非饱和区） 条件：VGS＞ VGST VDS ＜ VGS- VGST （ VGD＞ VGST） 电阻区 饱和区 ID VDS VDS=VGS –VGST D G S U ( ) =常数 = VG S D VD S I f
un Cory D Ql gs y DS DS 当Vns小时,D与V成线性关系 n Ox D GS GST DS R DS on D CW(Vc-V GS GST
( ) ( ) − = = = − = − − D n o x G S GST D S o n G S GST D S n o x D D S D D S G S GST D S D S n o x D C W V V l I V R V V V l C W I V I V V V V V l C W I 1 , 2 2 2 当 小时 与 成线性关系