4.3金属-氧化物一半导体场效应管( MOSFET) 4.3.1N沟道增强型 MOSFET(EMOS) 结构 工作原理 特性曲线及参数 432N沟道耗尽型 MOSFET(DMOS) 43.3各种FET的特性及使用注意事项 HOME
4.3.1 N沟道增强型MOSFET(EMOS) 4.3.3 各种FET的特性及使用注意事项 4.3.2 N沟道耗尽型MOSFET(DMOS) • 特性曲线及参数 • 结构 • 工作原理 4.3 金属-氧化物-半导体场效应管（MOSFET）
4.3.1N沟道增强型 MOSFET 1.N沟道增强型MOS管的结构 金属铝 Source Gate Drain Contacts 绝缘层 ontacts Gi-B Channel arga P sub enrate 沟道区域 Heavily doped with Heavily doped with excess electron cess electrons P型衬底 HOME BACK NEXT
4.3.1 N沟道增强型MOSFET 1. N沟道增强型MOS管的结构 P型衬底 沟道区域 绝缘层 金属铝
4.3.1N沟道增强型 MOSFET 2.工作原理 (1)导电沟道形成 G D (a)VGs= VDs =0 原始状态 耗尽层 (a) (b)VGS(th)>VGS 0, VDS =0 GS D 当Vcs为零或较小的正值时, 源区和漏区之间均被空间电荷P的图《《x 区隔断。 耗尽层 P HOME BACKNEXT
(a) VGS= VDS ＝0 ⑴ 导电沟道形成 (b) VGS(th) >VGS>0, VDS ＝0 当VGS为零或较小的正值时， 源区和漏区之间均被空间电荷 区隔断。 4.3.1 N沟道增强型MOSFET 2. 工作原理 原始状态
4.3.1N沟道增强型 MOSFET 2.工作原理(续) G (c)VGs>V GS(th) DS 0 耗尽层/P反型层 形成导电沟道 N型导电沟道 (d)VGs>VGS(th), VDS>0 G D 形成自漏区到源区的漏极 电流。D端加有电压,导 电沟道不均匀, HOME BACK NEXT
(c) VGS >VGS(th),VDS ＝0 (d) VGS >VGS(th), VDS >0 形成导电沟道 N型导电沟道 4.3.1 N沟道增强型MOSFET 2. 工作原理（续） 形成自漏区到源区的漏极 电流。D端加有电压，导 电沟道不均匀
4.3.1N沟道增强型 MOSFET (2)VDs对沟道的控制作用 (e)vGs >V GS(),GSGs(th) >Ds >0 则Vcm=V GS DS GS(th) i///iZZ 此时Vs↑→VD↓→漏端沟道变窄 即VDs↑→D个 预夹断 (OnEs> GS(th) , DS GS(th) GD GS (th) G GA GS(th) D基本不变 P HOME BACK NEXT
(f) VGS >VGS(th) , VDS = VGS -VGS(th) 则 VGD=VGS-VDS >VGS(th) (e) VGS >VGS(th) , VGS -VGS(th) >VDS >0 此时VDS → VGD↓→ 漏端沟道变窄 ID基本不变 预夹断 VGA=VGS(th) VGD =VGS-VDS =VGS（th） 4.3.1 N沟道增强型MOSFET （2）VDS对沟道的控制作用 即 VDS → ID
4.3.1N沟道增强型 MOSFET 综上分析可知 增强型MOS管的基本 D 工作原理:在栅极电压作 N 用下,漏区和源区之间形 P 成导电沟道。在漏极电压 作用下,源区电子沿导电 沟道行进到漏区,产生自与JE相比,两者结 漏极流向源极的电流。改 构不同,产生沟道的 方式不同。但都是利 变栅极电压,控制导电沟用沟道导电,且外特 道的导电能力,使漏极电性都表现为栅源电压 流发生变化 控制漏极电流。 HOME BACK
增强型MOS管的基本 工作原理：在栅极电压作 用下，漏区和源区之间形 成导电沟道。在漏极电压 作用下，源区电子沿导电 沟道行进到漏区，产生自 漏极流向源极的电流。改 变栅极电压，控制导电沟 道的导电能力，使漏极电 流发生变化。 4.3.1 N沟道增强型MOSFET 与JFET相比，两者结 构不同，产生沟道的 方式不同。但都是利 用沟道导电，且外特 性都表现为栅源电压 控制漏极电流。 综上分析可知
4.3.1N沟道增强型 MOSFET 3.特性曲线 输出特性 转移特性 iD=f(Vr Ds川vcs= const iD=fo Gs川vbs= const In/mA lo/mA s《 4 VGs=5.5V 4.5V 153v20 (a)输出特性曲线族 (b)转移特性曲线族 HOME 图3-1-4N沟道EMOS管的伏安特性 BACK NEXT
D DS GS const. ( ) = v = i f v D G S DS const. ( ) = v = i f v 输出特性 转移特性 3. 特性曲线 4.3.1 N沟道增强型MOSFET
P沟道增强型 MOSFET U G + G (a)结构剖示图 (b)电路符号 图3-1-10P沟道EMOS管 HOME BACK
P沟道增强型MOSFET
+432N沟道耗尽型 MOSFET简介 1.耗尽型制造 NN+ 工艺 P树底 N村底 D U (a)N沟 (b)P沟 图3-1-12DMO管结构与电路符号 在制造过程中,如果在氧化层中引入一些金属正离 子,或者在半导体表面进行专门的掺杂,即可控制 在P型半导体表面形成原始的反型层导电沟道 HOME BACK NEXT
1. 耗尽型制造 工艺 4.3.2 N沟道耗尽型MOSFET简介 在制造过程中，如果在氧化层中引入一些金属正离 子，或者在半导体表面进行专门的掺杂，即可控制 在P型半导体表面形成原始的反型层导电沟道
4.3.2N沟道耗尽型 MOSFET简介2.导电机理与伏安特性 lu/nA Ip/mA Vos-VGs Vos(th Ves=Iv 0.5V Iv-1.5V 10 15 20 Vps/V 2 V/V 8V (a)输出特性 (b)转移特性 图3-1-13N沟道DMOS管伏安特性曲线 由于具有原始导电通道,故当加电压Vs后,即使as=0, 也存在电流l。只有当Va加反向电压至一定大小,方可使 反型层沟道消失。表现为伏安特性上l=0时,Vas<0。伏安 特性的变化形式及性质与增强型一样 HOME BACK NEXT
4.3.2 N沟道耗尽型MOSFET简介 2. 导电机理与伏安特性 由于具有原始导电通道，故当加电压VDS后，即使VGS＝0， 也存在电流ID。只有当VGS加反向电压至一定大小，方可使 反型层沟道消失。表现为伏安特性上ID=0时，VGS<0。伏安 特性的变化形式及性质与增强型一样