场效应管(1.2.5) 场效应管的结构、特性与参数 场效应管用FET表示( Field effect transistor)。 具有输入电阻高、热稳定性好、工艺简单、易于集 成等优点。 场效应管分类: Metal-Oxide Semiconductor 绝缘栅型 IGFET(或MOS)( Insulted Gate Type) 增强型MOS( Enhancement) N沟道 耗尽型MOS( Depletion)M抄岭道 P沟道 结型JFET( Junction Type) 本质上是耗尽型,分为N沟道和P沟道
场效应管(1.2.5) 场效应管的结构、特性与参数 场效应管用FET表示（Field Effect Transistor）。 具有输入电阻高、热稳定性好、工艺简单、易于集 成等优点。 • 绝缘栅型IGFET(或MOS) （Insulted Gate Type） ▪ 增强型MOS （Enhancement） ▪ 耗尽型MOS （Depletion） • 结型JFET （Junction Type） ▪ 本质上是耗尽型，分为N沟道和P沟道。 场效应管分类： Metal-OxideSemiconductor N沟道 P沟道 N沟道 P沟道
、绝缘栅场效应管( IGFET) NMOS增强型 Metal-Oxide Semiconductor 栅极 源极 d漏极 Source源极 sio d: Drain漏极 B g:Gate栅极 G P型衬底 B:Base衬底 B衬底引线 衬底引线箭头由P指向N 在P型衬底上加2个N+MoOs管的栅极与其它电极被 区,P型表面加SO2 SiO2绝缘层隔开了,所以称为 绝缘栅,栅极输入电阻近似为 绝缘层,在N+区加铝 ●● 0。 金属电极
一、绝缘栅场效应管（IGFET） ➢ NMOS增强型 在P型衬底上加2个N+ 区，P型表面加SiO2 绝缘层，在N +区加铝 金属电极。 MOS管的栅极与其它电极被 SiO2绝缘层隔开了，所以称为 绝缘栅，栅极输入电阻近似为 ， iG≈0 。 s：Source 源极 d：Drain 漏极 g：Gate 栅极 B：Base 衬底 衬底引线箭头由P指向N iG Metal-OxideSemiconductor
增强型MOs管工作原理(以NMOS为例) ①vs=0,vs较小:s、d之间 没有导电沟道漏源间只是 两个“背向”串联的PN结), g 所以d-s间呈现高阻,i≈0。的 P型衬底 B 正常工作时,B和s通常接在一起 耗尽层 ②当vs>0,表面形成耗尽层 当vs增强到足够大:耗尽 层下移,栅极与衬底之间产生 个垂直电场(方向为由栅极指 向衬底),它使漏源之间的P型 硅表面感应出电子层(反型层)使 N十J 两个N区连通,形成N型导电 沟道。绝缘层与耗尽层之间形 P型衬底 反型层 成一个N型薄区(反型层)。 B
增强型MOS管工作原理 ( 以NMOS为例） ① vGS = 0 , vDS较小 ： s 、 d之间 没有导电沟道 (漏源间只是 两个 “背向 ”串联的PN 结 ) ， 所以 d - s间呈现高阻 ， iD ≈ 0 。 ② 当 vGS ＞ 0 ，表面形成耗尽层 当 vGS增强到足够大 ：耗尽 层下移 ，栅极与衬底之间产生 一个垂直电场 (方向为由栅极指 向衬底 ) ，它使漏 -源之间的 P 型 硅表面感应出电子层 (反型层 ) 使 两个N+区连通 ，形成 N型导电 沟道 。绝缘层与耗尽层之间形 成一个 N型薄区 （反型层 ） 。 s d B 正常工作时， B 和 s通常接在一起 耗尽层反型层
开始形成导电沟道所需的最小电压称为开启电压 VGs(习惯上常表示为H)。 口vs>V时,ves对i的控制作用 vs将在栅极与衬底之间产生 个垂直电场(方向为由栅极 指向衬底),它使漏-源之间的 P型硅表面感应出电子层(反型 P型衬底 层)使两个N区连通,形成N 反型层 B 型导电沟道。d、s间呈低阻 所以在vs的作用下产生一定 的漏极电流i 当vcs=0时没有导电沟道,而当vs增强到>v时才 形成沟道,所以称为增强型MQS管。并且vs越大, 导电沟道越厚,等效电阻越小,i越大
当vGS＝0时没有导电沟道，而当vGS 增强到＞VT时才 形成沟道，所以称为增强型MOS管。并且vGS越大， 导电沟道越厚，等效电阻越小，iD越大。 开始形成导电沟道所需的最小电压称为开启电压 VGS(th)(习惯上常表示为VT)。 反 型 层 vGS＞VT时，vGS对iD的控制作用 vGS将在栅极与衬底之间产生 一个垂直电场(方向为由栅极 指向衬底)，它使漏-源之间的 P型硅表面感应出电子层(反型 层)使两个N+区连通，形成N 型导电沟道。d、s间呈低阻， 所以在vDS的作用下产生一定 的漏极电流iD
GS >V且为定值时,vs对的影响 漏源电压v影响:由于沟道电阻的存在,i沿沟道 方向所产生的电压降使沟道上的电场产生不均匀分 布。近端电压差较高,为vcs;近d端电压差较低, 为vcD=va GS VDS 所以沟道呈楔形分布。 当Ws较小时:Ws对导电 沟道的影响不大,沟道主 要受vs控制,所以在为 g 定值时,沟道电阻保持不 变,随vs增加而线性 反 增加。 P型衬底 型 层 B GS y DS 0<vDs <VGs
漏-源电压vDS影响：由于沟道电阻的存在， iD沿沟道 方向所产生的电压降使沟道上的电场产生不均匀分 布。近s端电压差较高，为vGS；近d端电压差较低， 为vGD＝vGS-vDS，所以沟道呈楔形分布。 ③ vGS＞VT且为定值时，vDS对iD的影响 DS GS T GS DS T v v V v v V − − 0 • 当 vDS较小时： vDS对导电 沟道的影响不大，沟道主 要受vGS控制， 所以在为 定值时，沟道电阻保持不 变，iD随vDS 增加而线性 增加。 反 型 层