拟电子彼求 第2章半导体三极管 22单极型半导体 极管 引言 221oS场效应管 2结型场效应管 场效应管的三要参数
2.2 单极型半导体 三极管 引 言 2.2.2 结型场效应管 2.2.3 场效应管的主要参数 2.2.1 MOS 场效应管 第 2 章 半导体三极管
拟电子彼求 第2章半导体三极管 言 场效应管FET( Field effect transistor) 类型: 结型JFET( Junction field effect transistor) 绝缘栅型 IGFET( Insulated gate fet) 特点: 1.单极性器件(一种载流子导电) 2.输入电阻高(107~1015g2, IGFET可高达1015g) 3.工艺简单、易集成、功耗小、体积小、成本低
引 言 场效应管 FET (Field Effect Transistor) 类型： 结型 JFET (Junction Field Effect Transistor) 绝缘栅型 IGFET(Insulated Gate FET) 特点： 1. 单极性器件(一种载流子导电) 3. 工艺简单、易集成、功耗小、体积小、成本低 2. 输入电阻高(107 1015 ，IGFET 可高达 1015 ) 第 2 章 半导体三极管
拟电子彼求 第2章半导体三极管 MOSFET结构 221MOS场效应管 增强型N沟道 MOSFET (Mental Oxide Semi-FET) 1.结构与符号 SI GI D 淚极Soc AD 在绝 喷金 耗尽层/P烈衬底 B (掺杂浓度低) 属铝考糖祝极受 =漏极 raim G B S
一、增强型 N 沟道 MOSFET (Mental Oxide Semi— FET) 2.2.1 MOS 场效应管 1. 结构与符号 P 型衬底 (掺杂浓度低) N+ N+ 用扩散的方法 制作两个 N 区 在硅片表面生一 层薄 SiO2 绝缘层 S D 用金属铝引出 源极 S 和漏极 D G 在绝缘层上喷金 属铝引出栅极 G B 耗尽层 S — 源极 Source G — 栅极 Gate D — 漏极 Drain S G D B MOSFET结构 第 2 章 半导体三极管
拟电子彼求 第2章半导体三极管 GG 2.工作原理 SGSIG D N P型针底 TB反型展 1)ucs对导电沟道的影响(uns=0) a.当Ues=0,DS间为两个背对背的PN结; b.当0<U<U(m)(开启电压)时,GB间的垂直电 场吸引P区中电子形成离子区(耗尽层) Ulcs≥U6 GS GS(th) 时,衬底中电子被吸引到表面,形 成导电沟道。us越大沟道越厚
2. 工作原理 1)uGS对导电沟道的影响 (uDS = 0) a. 当 UGS = 0 ，DS 间为两个背对背的 PN 结； b. 当 0 < UGS < UGS(th)(开启电压)时，GB 间的垂直电 场吸引 P 区中电子形成离子区(耗尽层)； c. 当 uGS UGS(th) 时，衬底中电子被吸引到表面，形 成导电沟道。 uGS 越大沟道越厚。 反型层 (沟道) 第 2 章 半导体三极管
拟电子彼求 第2章半导体三极管 MOS工作原理 2)uDs对i的影响(uos>Us(m) GG VDD DS间的电位差使 s"esb沟道呈楔形,lns↑, 靠近漏极端的沟道厚 P型行底 度变薄 B 预夹断(UcD=Us(m):漏极附近反型层消失。 预夹断发生之前:uD5↑iD↑ 预夹断发生之后:WDs↑i不变
2) uDS 对 iD的影响(uGS > UGS(th)) DS 间的电位差使 沟道呈楔形，uDS， 靠近漏极端的沟道厚 度变薄。 预夹断(UGD = UGS(th) )：漏极附近反型层消失。 预夹断发生之前： uDS iD。 预夹断发生之后：uDS iD 不变。 MOS工作原理 第 2 章 半导体三极管
拟电子彼求 第2章半导体三极管 3.转移特性曲线 4.输出特性曲线 Gs川UDs i=∫(um) GS in /mA D/mA 8V 4321 Unk=10 V 恒流区 开启电压 GS h 0246 GS Ds M 可变电阻区 DS L GS GS(th) lns↑→>i个,直到预夹断 SGSIG D 饱和(放大区)WD↑,i不变 P型符底 △ns加在耗尽层上,沟道电阻不变▲ 截止区lGs≤U(s(m全夹断i=0
3. 转移特性曲线 DS ( ) D G S U i = f u 2 4 6 4 3 2 1 uGS /V iD /mA UDS = 10 V UGS (th) 当 uGS > UGS(th) 时： 2 GS(th) GS D = DO( −1) U u i I uGS = 2UGS(th) 时的 iD 值 4. 输出特性曲线 G S ( ) D DS U i = f u 可变电阻区 uDS < uGS − UGS(th) uDS→ iD ，直到预夹断 饱和(放大区) uDS，iD 不变 uDS 加在耗尽层上，沟道电阻不变 截止区uGS UGS(th) 全夹断 iD = 0 开启电压 iD /mA uDS /V uGS = 2 V 4 V 6 V 8 V 截止区 饱和区 可 变 电 阻 区 放大区 恒流区 O O 第 2 章 半导体三极管
拟电子彼求 第2章半导体三极管 二、耗尽型N沟道 MOSFET Sio2绝缘层中掺入正离子 上+++4 D在us=0时已形成沟道; P型衬底 G7B在DS间加正电压时形成i, sucs≤Ucs(om时,全夹断。 B in/mA D/mA 2V 夹断 饱和漏 DSS 电压 极电流 uGs L o uGs GS(off 输出特性 转移特性 GS、2 当ucs≥Us(om时 in=lDss GS(off)
二、耗尽型 N 沟道 MOSFET S G D B Sio2 绝缘层中掺入正离子 在 uGS = 0 时已形成沟道； 在 DS 间加正电压时形成 iD， uGS UGS(off)时，全夹断。 输出特性 uGS /V iD /mA 转移特性 IDSS UGS(off) 夹断 电压 饱和漏 极电流 当 uGS UGS(off) 时， 2 (off) (1 ) G S G S D DSS U u i = I − uDS /V iD /mA uGS = − 4 V − 2 V 0 V 2 V O O 第 2 章 半导体三极管
拟电子彼求 第2章半导体三极管 、P沟道 MOSFET 增强型 耗尽型 SI G SI G D P+ P P N型衬底 N型衬底 B D D B B S
三、P 沟道 MOSFET 增强型 耗尽型 S G D B S G D B 第 2 章 半导体三极管
拟电子彼求 第2章半导体三极管 JFET结构 222结型场效应管 1.结构与符号 D D 耗 耗 尽 层 尽区P 沟 层+ 道 G 道 D G G S 号 掎号 S S N沟道JFET P沟道JFET
2.2.2 结型场效应管 1. 结构与符号 JFET结构 N 沟道 JFET P 沟道 JFET 第 2 章 半导体三极管
拟电子彼求 第2章半导体三极管 2.工作原理 JFET工作原理 3.转移特性和输出特性 D LD RD 2 DDI UGs=-3V IGG L DS 3V lGs≤0,uns>0沟道楔型当Uos(om≤ls≤0时, 耗尽层刚相碰时称预夹断。 uGS DDSS 此时ucp=Us(om; GS(off) 当ls↑,预夹断点下移
2. 工作原理 uGS 0，uDS > 0 此时 uGD = UGS(off)； 沟道楔型 耗尽层刚相碰时称预夹断。 预夹断 当 uDS ，预夹断点下移。 3. 转移特性和输出特性 UGS(off) 当 UGS(off) uGS 0 时, 2 GS(off) GS D DSS(1 ) U u i = I − uGS iD IDSS uDS iD uGS = – 3 V – 2 V – 1 V 0 V – 3 V JFET工作原理 O O 第 2 章 半导体三极管