32绝缘栅型场效应管资料讲解
场效应管的原理和基础知识
场效应管的原理和基础知识基本概念场效应管是⼀种受电场控制地半导体器件(普通三极管地⼯作是受电流控制地器件).场效应管应具有⾼输⼊阻抗,较好地热稳定性、抗辐射性和较低地噪声.对夹断电压适中地场效应管,可以找到⼀个⼏乎不受温度影响地零温度系数⼯作点,利⽤这⼀特性,可使电路地温度稳定性达到最佳状态.电⼦电路中常⽤场效应管作放⼤电路地缓冲级、模拟开关和恒流源电路.场效应管按结构可分为结型场效应管(缩写为)和绝缘栅场效应管(缩写为),从导电⽅式看,场效应管分为型沟道型与型沟道型.绝缘栅型场效应管有增强型和耗尽型两种,⽽只有耗尽型.⼀、基本结构场效应管是利⽤改变电场来控制半导体材料地导电特性,不是像三极管那样⽤电流控制结地电流.因此,场效应管可以⼯作在极⾼地频率和较⼤地功率.此外,场效应管地制作⼯艺简单,是集成电路地基本单元.场效应管有结型和绝缘栅型两种主要类型.每种类型地场效应管都有栅极、源极和漏极三个⼯作电极,同时,每种类型地场效应管都有沟道和沟道两种导电结构.绝缘栅型场效应管⼜叫做管.根据在外加电压时是否存在导电沟道,绝缘栅场效应管⼜可分为上增强型和耗尽型.增强型管在外加电压时不存在导电沟道,⽽耗尽型地氧化绝缘层中加⼊了⼤量地正离⼦,即使在时也存在导电沟道.沟道绝缘栅型为栅极为源极为漏极衬底结型场效应管地结构与绝缘栅场效应管地结构基本相同,主要地区别在于栅极与通道半导体之间没有绝缘.沟道和沟道结型从场效应管地基本结构可以看出,⽆论是绝缘栅型还是结型,场效应管都是两个背靠背地结.电流通路不是由结形成地,⽽是依靠漏极和源极之间半导体地导电状态来决定地.⼆、电路符号基本参数场效应管地主要技术参数,可分为直流参数和交流参数两⼤类.⼀、夹断电压和开启电压⼀般是对结型管⽽⾔,当栅源之间地反向电压增加到⼀定数以后,不管漏源电压⼤⼩都不存在漏电流.这个使开始为零地电压叫作管⼦地夹断电压⼀般是对管⽽⾔,表⽰开始出现时地栅源电压值.对沟道增强型、沟道耗尽型为正值,对沟道耗尽型、沟道增强型为负值.⼆、饱和漏电流当⽽⾜够⼤时,漏电流地饱和值,就是管⼦地饱和漏电流,常⽤符号表⽰.三、栅极电流当栅极加上⼀定地反向电压时,会有极⼩地栅极电流,⽤符号表⽰.对结型场效应管在之间;对于⽽⾔⼀般⼩于安.正是由于栅极电流极⼩,所以场效应管具有极⾼地阻抗.四、通导电阻五、截⽌漏电流六、跨导七、漏源动态电阻基本特性⼀、转移特性和输出特性⼯程应⽤中最常⽤地是共源极电路地输⼊和输出关系曲线,场效应管地共源极连接是把源极作为公共端、栅极作为输⼊端、漏极作为输出端.由于共源极场效应管地输⼊电流⼏乎为零,因此,其输⼊曲线反映地是栅极电压与漏极电流地关系,叫做转移特性.反映间电压与之间关系地叫做输出曲线.场效应管共源极电路转移特性曲线和输出特性曲线场效应管输出特性有可变电阻(也叫夹断区)、放⼤(也叫恒流区)、截⽌区和击穿区四个⼯作区.这与三极管地饱和、截⽌、放⼤和击穿相似.⼆、截⽌与电阻导通特性场效应管间不导通状态叫做截⽌,此时接近,场效应管没有电流传导地能⼒,相当于开关断开.产⽣截⽌现象地原因,是此时场效应管没有形成导电沟道.场效应管输出特性曲线中与之间呈线性关系地区域叫做电阻区,⼆者之间地关系可近似为其中为导通电阻,⼀般都很⼩.在电阻区,场效应管地之间近似为⼀个不变电阻.⽆论是在电阻区还是截⽌区,场效应管地电流控制能⼒很微弱,这是在应⽤设计中必须⼗分注意地问题.在设计模拟信号电路时,⼀定要使电路⼯作在场效应管地放⼤区,避免进⼊电阻区和截⽌区.在设计开关电路时,要使电路能很快地在电阻和截⽌状态之间转换,避免进⼊放⼤区.使⽤场效应管时,应当注意以下⼏个问题:()为了防⽌栅极击穿,要求⼀切测试仪器、电路本⾝、电烙铁都必须良好接地.焊接时,⽤⼩功率烙铁迅速焊接,或拔去电源⽤余热焊接,并应先焊源极,后焊栅极.()场效应管输送阻抗较⾼,故在不使⽤时,必须将引出线短路,以防感应电势将栅极击穿则不可短路.()要求⾼输⼊阻抗地线路,须采取防潮措施,以免使输⼊阻抗显著降低.()场效应管栅极有地可加正压或负压,⽽常⽤地结型场效应管因是沟道耗尽型,栅极只能加负压.()场效应管地漏极和源极通常制成对称地,除源极和衬底制造时连在⼀起地管⼦外,漏极和源极可互换使⽤.。
绝缘珊场效应管PPT资料(正式版)
GS UT 是MOS增强型管的参数，栅源电压小于开启电压的绝对值,
（4） 低频跨导gm
场G效S应(管th不)能导通。
FET分类：
①输出特性曲线：iD=f(uDS) uGS=const
增强型 N沟道、P沟道
N沟道增强型MOS管的基本特性： uGS ＞UT，管子导通。
P沟道MOSFET的工作原理与N沟道
（a）uds=0时， id=0。 （截止区）
（b）uds ↑→id↑； 同时沟道靠漏区变窄。 （可变电阻区）
（c）当uds增加到使ugd=UT时， 沟道靠漏区夹断，称为预夹断。
s VD D
--
ss V G G VVDD DD -g VVGGGG -g-g
id ii dd
-d -- dd
二氧化硅
二二 氧氧 化化 硅硅
绝缘珊场效应管
2.2 场效应管
BJT是一种电流控制元件(iB~ iC)，工作时， 多数载流子和少数载流子都参与运行，所以被 称为双极型器件。
场效应管（简称FET）是一种电压控制器件 (uGS~ iD) ，工作时，只有一种载流子参与导电， 因此它是单极型器件。
FET因其制造工艺简单，功耗小，温度特性 好，输入电阻极高等优点，得到了广泛应用。
N+
N+
NN ++
N+
（d）uds再增加，预夹断区 加长， uds增加的部分基本降落 在随之加长的夹断沟道上， id 基本不变。（恒流区）
P衬 底 PP衬衬 底底
b bb
（3）特性曲线
①输出特性曲线：iD=f(uDS)uGS=const
四个区：
（a）可变电阻区
iD (mA)
（预夹断前）。 可变电阻区
绝缘栅场效应管（IGFET）的基本知识
绝缘栅场效应管（IGFET）的基本知识绝缘栅场效应管(IGFET) 的基本知识1.增强型NMOS管s：Source 源极，d：Drain 漏极，g：Gate 栅极，B：Base 衬底，在P型衬底扩散上2个N 区，P型表⾯加S i O2绝缘层，在N 区加铝线引出电极。
2.增强型PMOS管在N型衬底上扩散上2个P 区，P型表⾯加S i O2绝缘层，在⼆个P 区加铝线引出电极。
PMOS与NMOS管的⼯作原理完全相同，只是电流和电压⽅向不同。
3.增强型NMOS管的⼯作原理正常⼯作时外加电源电压的配置：(1)V GS=0, V DS=0：漏源间是两个背靠背串联的PN结，所以d-s间不可能有电流流过，即i D≈0。
(2)当V GS＞0，V DS=0时：d-s之间便开始形成导电沟道。
开始形成导电沟道所需的最⼩电压称为开启电压V GS(th)(习惯上常表⽰为V T)。
沟道形成过程作如下解释：此时，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 区沟通，形成N型导电沟道。
如果，此时再加上V DS电压，将会产⽣漏极电流i D。
当V GS＝0时没有导电沟道，⽽当V GS增强到＞V T时才形成沟道，所以称为增强型MOS 管。
并且V GS越⼤，感应电⼦层越厚，导电沟道越厚，等效沟道电阻越⼩，i D越⼤。
(3)当V GS>VT，V DS>0后，漏-源电压V DS产⽣横向电场：由于沟道电阻的存在，i D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V GS；近d端电压差较低，为V GD＝V GS-V DS，所以沟道的形状呈楔形分布。
1)当V DS较⼩时：V DS对导电沟道的影响不⼤，沟道主要受V GS控制，所以V GS为定值时，沟道电阻保持不变，i D随V DS增加⽽线性增加。
此时，栅漏间的电压⼤于开启电压，沟道尚未夹断，。
场效应管介绍
场效应管原理场效应管是只有一种载流子参与导电的半导体器件，是一种用输入电压控制输出电流的半导体器件。
有N沟道器件和P沟道器件。
有结型场效应三极管JFET(Junction Field Effect Transister)和绝缘栅型场效应三极管IGFET( Insulated Gate Field Effect Transister) 之分。
IGFET也称金属-氧化物-半导体三极管MOSFET （Metal Oxide Semiconductor FET）。
1.1 1.1.1MOS场效应管MOS场效应管有增强型（Enhancement MOS 或EMOS）和耗尽型(Depletion)MOS或DMOS）两大类，每一类有N沟道和P沟道两种导电类型。
场效应管有三个电极：D(Drain) 称为漏极，相当双极型三极管的集电极；G(Gate) 称为栅极，相当于双极型三极管的基极；S(Source) 称为源极，相当于双极型三极管的发射极。
增强型MOS(EMOS)场效应管一、工作原理1．沟道形成原理当VGS=0 V时，漏源之间相当两个背靠背的二极管，在D、S之间加上电压不会在D、S间形成电流。
当栅极加有电压时，若0＜VGS＜VGS(th)时，通过栅极和衬底间的电容作用，将靠近栅极下方的P型半导体中的空穴向下方排斥，出现了一薄层负离子的耗尽层。
耗尽层中的少子将向表层运动，但数量有限，不足以形成沟道，所以仍然不足以形成漏极电流ID。
进一步增加VGS，当VGS＞VGS(th)时（VGS(th) 称为开启电压），由于此时的栅极电压已经比较强，在靠近栅极下方的P型半导体表层中聚集较多的电子，可以形成沟道，将漏极和源极沟通。
如果此时加有漏源电压，就可以形成漏极电流ID。
在栅极下方形成的导电沟1线性电子电路教案道中的电子，因与P型半导体的载流子空穴极性相反，故称为反型层（inversion layer）。
随着VGS的继续增加，ID将不断增加。
通俗易懂讲解MOS管
通俗易懂讲解MOS管什么是MOS管？MOS管的英文全称叫MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)，即金属氧化物半导体型场效应管，属于场效应管中的绝缘栅型。
因此，MOS管有时被称为绝缘栅场效应管。
在一般电子电路中，MOS管通常被用于放大电路或开关电路。
1、MOS管的构造在一块掺杂浓度较低的P型半导体硅衬底上，用半导体光刻、扩散工艺制作两个高掺杂浓度的N+区，并用金属铝引出两个电极，分别作为漏极D和源极S。
然后在漏极和源极之间的P型半导体表面复盖一层很薄的二氧化硅（Si02）绝缘层膜，在再这个绝缘层膜上装上一个铝电极，作为栅极G。
这就构成了一个N沟道（NPN型）增强型MOS管。
显然它的栅极和其它电极间是绝缘的。
图1-1所示 A 、B分别是它的结构图和代表符号。
同样用上述相同的方法在一块掺杂浓度较低的N型半导体硅衬底上，用半导体光刻、扩散工艺制作两个高掺杂浓度的P+区，及上述相同的栅极制作过程，就制成为一个P沟道（PNP型）增强型MOS 管。
下图所示分别是N沟道和P沟道MOS管道结构图和代表符号。
2、MOS管的工作原理增强型MOS管的漏极D和源极S之间有两个背靠背的PN结。
当栅-源电压VGS=0时，即使加上漏-源电压VDS，总有一个PN结处于反偏状态，漏-源极间没有导电沟道（没有电流流过），所以这时漏极电流ID=0。
此时若在栅-源极间加上正向电压，即VGS＞0，则栅极和硅衬底之间的SiO2绝缘层中便产生一个栅极指向P型硅衬底的电场，由于氧化物层是绝缘的，栅极所加电压VGS无法形成电流，氧化物层的两边就形成了一个电容，VGS等效是对这个电容充电，并形成一个电场，随着VGS逐渐升高，受栅极正电压的吸引，在这个电容的另一边就聚集大量的电子并形成了一个从漏极到源极的N型导电沟道，当VGS大于管子的开启电压VT（一般约为 2V）时，N沟道管开始导通，形成漏极电流ID，我们把开始形成沟道时的栅-源极电压称为开启电压，一般用VT表示。
场效应管(建议看)
0V –1V –2V uGS = – 3 V
uDS
IDSS
可 变 电 阻 区
预夹断轨迹，uGD＝UGS（off）
恒 流 区
击 穿 区
i D gm U GS
夹断电压
夹断区（截止区）
夹断电压为负
∴栅源电压越负，电流iD越小。
①夹断区： i D 0 UGS<UGS(off) ②可变电阻区(预夹断轨迹左边区域）：
之间的函数关系，即
iD f (uGS ) |U DS 常数
N沟道结型场效应管UGS=0时，存在导电沟道，电流最大；
栅源之间加负向电压UGS＜0直至沟道消失，电流为零。
UGS=0V -1V -2V -3V 夹断电压
U GS ( off ) 0
栅源电压越负，电流越小 恒流区条件：
U GS U GS (off )
3、特性曲线与电流方程
转移特性 输出特性曲线
N沟道增强型MOS管在UGS=0时，无导电沟道，电流为零。
UGS加正向电压至开启电压后，电流随UGS的增大而增大。
VDS 为正的
6V 5V 4V 3V 开启电压
U GS ( th ) 0
栅源电压越正，电流越大 恒流区条件：
U GS U GS (th )
增强型N沟道
耗尽型N沟道
增强型P沟道 耗尽型P沟道
说明：
1、栅极用短线和沟道隔开，表示绝缘栅； 2、箭头：由P区指向N区； 3、虚线：增强型MOS管； 实线：耗尽型MOS管。
二、N沟道增强型MOS管的工作原理
在通常情况下，源极一般都与衬底相连，即UBS=0。 为保证N沟道增强型MOS管正常工作，应保证： ① UGS=0时，漏源之间是两只背向的PN结，不管UDS 极性 如何，其中总有一个PN结反偏，所以不存在导电 沟道。UGS必须大于0（UGS>0）管子才能工作。 ②漏极对源极的电压UDS必须为正值(UDS>0)。这样在漏 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。
绝缘栅型场效应管
绝缘栅型场效应管在结型场效应管中，栅极和沟道间的PN结是反向偏置的，所以输入电阻很大。
但PN结反偏时总会有一些反向电流存在，这就绑缚了输入电阻的进一步跋涉。
假定在栅极与沟道间用一绝缘层离隔，便制成了绝缘栅型场效应管，其输入电阻可跋涉到。
依据绝缘层所用资料之纷歧样，绝缘栅场效应管有多品种型，现在运用最广泛的一种是以二氧化硅（SiO2）为绝缘层的金属一氧化物一半导体（Meial-Oxide-Semiconductor）场效应管，简称MOS场效应管（MOSFET）。
它也有N沟道和P沟道两类，每类按构造纷歧样又分为增强型和耗尽型。
一、增强型MOS管1．构造与符号图Z0125是N沟道增强型MOS管的构造暗示图和符号。
它是在一块P型硅衬底上，涣散两个高浓度掺杂的N+区，在两个N+区之间的硅外表上制造一层很薄的二氧化硅（SiO2）绝缘层，然后在SiO2和两个N型区外表上别离引出三个电极，称为源极s、栅极g和漏极d。
在其图形符号中，箭头标明漏极电流的实习方向。
2．作业原理绝缘栅场效应管的导电机理是，运用UGS操控"感应电荷"的多少来改动导电沟道的宽窄，然后操控漏极电流ID。
若UGS＝0时，源、漏之间不存在导电沟道的为增强型MOS管，UGS＝0时，漏、源之间存在导电沟道的为耗尽型MOS管。
图Z0125中衬底为P型半导体，在它的上面是一层SiO2薄膜、在SiO2薄膜上盖一层金属铝，假定在金属铝层和半导体之间加电压UGS，则金属铝与半导体之间发作一个笔直于半导体外表的电场，在这一电场效果下，P型硅外表的大都载流子-空穴遭到架空，使硅片外表发作一层短少载流子的薄层。
一同在电场效果下，P型半导体中的少量载流子-电子被招引到半导体的外表，并被空穴所捕获而构成负离子，构成不行移动的空间电荷层（称耗尽层又名受主离子层）。
UGS愈大，电场架空硅外表层中的空穴愈多，则耗尽层愈宽，且UGS愈大，电场愈强；当UGS增大到某一栅源电压值VT（叫临界电压或翻开电压）时，则电场在架空半导体外表层的大都载流子-空穴构成耗尽层往后，就会招引少量载流子-电子，继而在外表层内构成电子的堆集，然后使正本为空穴占大都的P型半导体外表构成了N型薄层。
场效应管基本资料
场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管。
一般的晶体管是由两种极性的载流子,即多数载流子和反极性的少数载流子参与导电,因此称为双极型晶体管,而FET仅是由多数载流子参与导电,它与双极型相反,也称为单极型晶体管。
它属于电压控制型半导体器件，具有输入电阻高（108W～109W）、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点，现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者。
一、场效应管的分类场效应管分结型、绝缘栅型两大类。
结型场效应管（JFET）因有两个PN结而得名，绝缘栅型场效应管（JGFET）则因栅极与其它电极完全绝缘而得名。
目前在绝缘栅型场效应管中，应用最为广泛的是MOS场效应管，简称MOS管（即金属-氧化物-半导体场效应管MOSFET）；此外还有PMOS、NMOS和VMOS功率场效应管，以及最近刚问世的πMOS场效应管、VMOS功率模块等。
按沟道半导体材料的不同，结型和绝缘栅型各分沟道和P沟道两种。
若按导电方式来划分，场效应管又可分成耗尽型与增强型。
结型场效应管均为耗尽型，绝缘栅型场效应管既有耗尽型的，也有增强型的。
场效应晶体管可分为结场效应晶体管和MOS场效应晶体管。
而MOS场效应晶体管又分为N沟耗尽型和增强型；P沟耗尽型和增强型四大类。
见下图。
二、场效应晶体管的型号命名方法现行场效应管有两种命名方法。
第一种命名方法与双极型三极管相同，第三位字母J代表结型场效应管，O代表绝缘栅场效应管。
第二位字母代表材料，D是P型硅，反型层是N沟道；C是N型硅P沟道。
例如,3DJ6D是结型N沟道场效应三极管，3DO6C 是绝缘栅型N沟道场效应三极管。
第二种命名方法是CS××#，CS代表场效应管，××以数字代表型号的序号，#用字母代表同一型号中的不同规格。
例如CS14A、CS45G等。
三、场效应管的参数1、IDSS —饱和漏源电流。
绝缘栅场效应晶体管工作原理及特性
绝缘栅场效应晶体管工作原理及特性场效应管(MOSFET)是一种外形与普通晶体管相似，但控制特性不同的半导体器件。
它的输入电阻可高达1015W，而且制造工艺简单，适用于制造大规模及超大规模集成电路。
场效应管也称为MOS管，按其结构不同，分为结型场效应晶体管和绝缘栅场效应晶体管两种类型。
在本文只简单介绍后一种场效应晶体管。
绝缘栅场效应晶体管按其结构不同，分为N沟道和P沟道两种。
每种又有增强型和耗尽型两类。
下面简单介绍它们的工作原理。
1、增强型绝缘栅场效应管2、图6-38是N沟道增强型绝缘栅场效应管示意图。
在一块掺杂浓度较低的P型硅衬底上，用光刻、扩散工艺制作两个高掺杂浓度的N+区，并用金属铝引出两个电极，称为漏极D和源极S如图6-38(a)所示。
然后在半导体表面覆盖一层很薄的二氧化硅(SiO2)绝缘层，在漏-源极间的绝缘层上再装一个铝电极，称为栅极G。
另外在衬底上也引出一个电极B，这就构成了一个N沟道增强型MOS管。
它的栅极与其他电极间是绝缘的。
图6-38(b)所示是它的符号。
其箭头方向表示由P(衬底)指向N(沟道)。
图6-38 N沟道增强型场效应管场效应管的源极和衬底通常是接在一起的(大多数场效应管在出厂前已联结好)。
从图6-39(a)可以看出，漏极D和源极S之间被P型存底隔开，则漏极D和源极S之间是两个背靠背的PN结。
当栅-源电压UGS=0时，即使加上漏-源电压UDS，而且不论UDS的极性如何，总有一个PN结处于反偏状态，漏-源极间没有导电沟道，所以这时漏极电流ID≈0。
若在栅-源极间加上正向电压，即UGS＞0，则栅极和衬底之间的SiO2绝缘层中便产生一个垂直于半导体表面的由栅极指向衬底的电场，这个电场能排斥空穴而吸引电子，因而使栅极附近的P型衬底中的空穴被排斥，剩下不能移动的受主离子(负离子)，形成耗尽层，同时P衬底中的电子(少子)被吸引到衬底表面。
当UGS数值较小，吸引电子的能力不强时，漏-源极之间仍无导电沟道出现，如图6-39(b)所示。
绝缘栅场效应三极管的工作原理
双极型三极管
场效应三极管
较大
较小
受温度影响较大
较小，可有零温度系数点
几十到几千欧姆
几兆欧姆以上
不受静电影响
易受静电影响
不易大规模集成 适宜大规模和超大规模集成
例：用数字电压表测得VB =4.5 V 、VE = 3.8 V 、VC =8 V，试判断三极管的工作状态。
g
P
P
漏极d-集电极c
源极s-射极e
N
P型半导体两端各引出一 个电极－－源极
s 结型场效应管的结构
(2) 结型场效应管的工作原理
在N沟道场效应管中起导电作用的是沟道中的多子－电子，在P沟 道场效应管中起导电作用的是沟道中的多子－空穴，在一个场效应 管中只有一种极性的多数载流子参与导电，因此场效应管称为单极 型三极管。
⑥ 最大漏极功耗PDM
最大漏极功耗可由PDM= VDS ID决定，与双极型三极管的PCM相当。
伏安特性曲线
各类场效应管的特性曲线
N 沟 道 增
绝强 缘型
栅
场P
效沟
应
道 增
管强
型
N 沟 道 耗 尽
绝型
缘
栅
场P 效沟
应 管
道 耗 尽
型
N 沟 道 耗 尽
结型
型
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
场
效
应
P 沟
管道
耗
尽
型
1.4.5 双极型和场效应型三极管的比较
d
S为源极，相当于e。
b
g s
N沟道增强型 MOSFET结构示意图
当VGS=0V时，漏源之间相当于两个背靠背的 二极管，在D、S之 间加上电压不会在D、S间形成电流。
MOS管概述要点
基本电子电路系列——MOS管MOS管学名是场效应管，是金属-氧化物-半导体型场效应管，英文：MOSFET（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor），属于绝缘栅型。
本文就结构构造、特点、实用电路等几个方面用工程师的话简单描述。
其结构示意图：解释1：沟道上面图中，下边的p型中间一个窄长条就是沟道，使得左右两块P型极连在一起，因此mos管导通后是电阻特性，因此它的一个重要参数就是导通电阻，选用mos管必须清楚这个参数是否符合需求。
解释2：n型上图表示的是p型mos管，读者可以依据此图理解n型的，都是反过来即可。
因此，不难理解，n型的如图在栅极加正压会导致导通，而p型的相反。
解释3：增强型相对于耗尽型，增强型是通过“加厚”导电沟道的厚度来导通，如图。
栅极电压越低，则p型源、漏极的正离子就越靠近中间，n衬底的负离子就越远离栅极，栅极电压达到一个值，叫阀值或坎压时，由p型游离出来的正离子连在一起，形成通道，就是图示效果。
因此，容易理解，栅极电压必须低到一定程度才能导通，电压越低，通道越厚，导通电阻越小。
由于电场的强度与距离平方成正比，因此，电场强到一定程度之后，电压下降引起的沟道加厚就不明显了，也是因为n型负离子的“退让”是越来越难的。
耗尽型的是事先做出一个导通层，用栅极来加厚或者减薄来控制源漏的导通。
但这种管子一般不生产，在市面基本见不到。
所以，大家平时说mos管，就默认是增强型的。
解释4：左右对称图示左右是对称的，难免会有人问怎么区分源极和漏极呢？其实原理上，源极和漏极确实是对称的，是不区分的。
但在实际应用中，厂家一般在源极和漏极之间连接一个二极管，起保护作用，正是这个二极管决定了源极和漏极，这样，封装也就固定了，便于实用。
我的老师年轻时用过不带二极管的mos管。
非常容易被静电击穿，平时要放在铁质罐子里，它的源极和漏极就是随便接。
解释5：金属氧化物膜图中有指示，这个膜是绝缘的，用来电气隔离，使得栅极只能形成电场，不能通过直流电，因此是用电压控制的。
MOS管知识
MOS管知识MOS管知识-一文彻底区分MOS NMOS PMOS CMOS(从原理的视角)从原理的视角，一文彻底区分MOS NMOS PMOS CMOS，详细请查看下文。
mos管学名是场效应管，是金属-氧化物-半导体型场效应管，属于绝缘栅型，MOS又分N型、P型MOS管。
（一）由基础说起半导体的基础材料是硅晶体，硅这种材料，在化学元素周期表里是四族元素，硅从微观上看每个原子最外层有4个电子，我们知道，外层4个电子的物质处于稳定状态。
硅晶体里，两个电子结合形成更为稳定的共价键。
当然这种共价键并不是牢不可破的，在绝对0度以上，总会有少数的电子摆脱共价键的束缚在晶格里游荡，会表现出很小的导电性，半导体的名字就这么来了。
如果硅晶体里掺入了三族元素，比如硼，会是什么状况的呢？三族元素最外层3个电子，跟硅结合的时候，共价键上就会缺一个电子，我们叫它空穴。
由于电子的热力学运动，某个共价键上的电子可能摆脱束缚移动到空穴位置上来，宏观上看好像是空穴产生了移动，由于空穴表现正电荷，空穴的英文称为positive holes，这种半导体就称之为P型半导体。
同样，在硅晶体里掺杂五族元素后，共价键上就会多出一个电子，这个电子可以在半导体内自由移动，形成导电的电子，即negative electrons。
掺杂五族元素的半导体称为N型半导体。
我们从宏观上看，N型半导体里面有很多可以导电的电子。
P型半导体里面有很多不可移动的空穴。
此处特别强调不可移动，我们说空穴的移动，实际上是其它位置的电子填充了空穴的位置，看上去像是空穴在移动。
N型半导体和P型半导体宏观上看都是不带电的！正负电荷量相等。
（二）MOS假如我们把P型半导体放在一个电场中会有什么现象呢？根据最基本的物理知识，同电荷排斥，异电荷相吸，电场中的P型半导体如下图所见。
左右两侧为电极板，电子会被吸引到正电极测，空穴被吸引到负电极测。
这里正负只是普通的物理定义，其实在电路中，严格的说法应该是高电平测、低电平测。
场效应管的原理
1.4 场效应三极管前面介绍的半导体三极管称为双极型三极管(英文缩写为BJT)，这是因为在这一类三极管中，参与导电的有两种极性的载流子：既有多数载流子又有少数载流子。
现在将要讨论另一种类型的三极管。
它们依靠一种极性的载流子(多数载流子)参与导电，所以称为单极型三极管。
又因为这种管子是利用电场效应来控制电流的，所以也称为场效应管。
场效应管分为两大类：一类称为结型场效应管，另一类称为绝缘栅场效应管。
1.4.1 结型场效应管本节主要介绍结型场效应管的结构、工作原理和特性曲线。
一、结构图1.4.1中示出了N沟道结型场效应管的结构示意图以及它在电路中的符号。
图1.4.1 N沟道结型场效应管的结构和符合(a)结构示意图 (b)符号在一块N型硅棒的两侧，利用合金法、扩散法或其他工艺做成掺杂程度比较高的P型区(用符号表示)，则在型区和N型区的交界处将形成一个PN结，或称耗尽层。
将两侧的型区连接在一起，引出一个电极，称为栅极(G)，再在N型硅棒的一端引出源极(S)，另一端引出漏极(D)，见图1.4.1(a)。
如果在漏极和源极之间加上一个正向电压，即漏极接电源正端，源极接电源负端，则因为N型半导体中存在多数载流子电子，因而可以导电。
这外场效应管的导电沟道是N型的，所以称为N沟道结型场效应管，其电路符号见图1.4.1(b)。
注意电路符号中，栅极上的箭头指向内部，即由区指向N区。
另—种结型场效应管的导电沟道是P型的，即在P型硅棒的两侧做成高掺杂的N型区(用符号表示)，并连在一起引出栅极，然后从P型硅棒的两端分别引出源极和漏极，见图1.4.2(a)。
这就是P沟道结型场效应管，其电路符号见图1.4.2(b)所示。
此处栅极上的箭头指向外侧，即由P区指向区。
图1.4.2 P沟道结型场效应管的结构和符号(a)结构示意图 (b)符号上述两种场效应管的工作原理是类似的，下面以N沟道结型场效应管为例，介绍它们的工作原理和特性曲线。
二、工作原理从结型场效应管的结构已经看出，在栅极和导电沟道之间存在一个PN结。
常见场效应管
常见场效应管场效应管，这小玩意儿在电子世界里可算是个不大不小的“明星”呢。
你要是把电路比作一个小社会，那场效应管就像是一个特别会控制交通的交警。
它呀，能巧妙地控制电流的走向和大小。
就好比交警指挥车辆，什么时候该放行，放多少车辆走，场效应管对电流的控制也是这么回事儿。
常见的场效应管有两种类型，一种是结型场效应管，另一种是绝缘栅型场效应管。
这结型场效应管就像是那种靠自己内在的本事来管理的小头目，它通过改变沟道的宽窄来控制电流，就像在狭窄的胡同里，胡同宽窄不同，能通过的人流量也就不同，电流也是这个道理。
而绝缘栅型场效应管呢，更像是借助外部工具来管理的角色。
它利用栅极和源极、漏极之间的电场效应来控制电流，这就好比是借助一种神奇的力量场，让电流乖乖听话。
场效应管的符号就像是它们的小名片。
那上面的线条和箭头都有着特殊的意义。
你可别小瞧了这些符号，要是看不懂它们，就像你到了一个陌生的地方，不认识路牌一样，肯定会迷路的。
比如说绝缘栅型场效应管的符号，那几个电极的表示就像是在告诉你每个电极的“工作岗位”，你一看就大概知道电流是怎么在这个小“机关”里流动的了。
在实际应用中，场效应管的本事可大了去了。
就像在一个音响系统里，场效应管就像是一个调音大师。
它可以把微弱的音频信号进行放大，让我们听到更响亮更清晰的声音。
你想啊，如果没有这个调音大师，那声音就会又小又模糊，就像在很远的地方听人说话一样，根本听不清楚。
再比如说在电脑的主板上，场效应管就像是一个忠实的卫士，它能够稳定电压和电流，防止电路因为电压过高或者电流过大而受到损坏。
这就好比是给电路穿上了一层保护甲，不管外面有什么样的“危险”，电路都能安然无恙。
那怎么挑选合适的场效应管呢？这就像你去市场买菜一样，你得知道自己需要什么。
如果你的电路需要处理小信号，那你就得找那些对小信号敏感的场效应管，就像你要做一道精致的小菜，你就得挑选新鲜又合适的食材。
要是你的电路需要处理大电流，那肯定得找那些能承受大电流的场效应管，这就好比你要盖房子，你得用结实的柱子一样。
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模拟电子技术基础
增强型NMOS管工作原理动画演示
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2．伏安特性与参数
输出特性曲线
a．输出特性
iD / mA 6
uDSuGSUGS (th)
iDf(uDS)uGS常数 4
可 变
电
2阻
区
0
放大区
uG S UG S (th )
uG S UG S (th )
iD 0
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10
20 uDS / V
截止区
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各区的特点 (1) 可变电阻区
iD / mA 6
可 变 电4 阻 区2
(a) uDS较小，沟道尚未夹断
0
(b) uDS ＜ uGS– |UGS(th)|
uDSuGSUGS (th)
uG S UG S (th )
uG S UG S (th )
D
iD>0
N+
(b) 沿沟道有电位梯度
uDS
(c) 绝缘层内P不同
点的电场强度不 同,左高右低
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(d)沟道反型 层呈楔形
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a. uDS升高
–
uDS +
S – uGS + G
D
iD>0
N+
N+
uDS
P
上页
沟道变窄 反型层变窄
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b. 当uGD =uGS–uDS=UG–S(th）时
10
20 uDS / V
(c) 管子相当于受uGS控制的电阻
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(2) 放大区(饱和区、恒流区)
(a) 沟道预夹断
iD / mA 6
uDSuGSUGS (th)
(b) uDS > uGS– |UGS(th)| 4
(c) iD几乎与uDS无关
2
(d) iD只受uGS的控制
g
d
N+
两边扩散两个高 浓度的N区
N+
形成两个PN结
以P型半导P 体作衬底
从衬底引出电极 上页 下页 返回
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SiO2保护层
s
Al g
d
管子组成
a. 金属 （Metal)
b. 氧化物 (Oxide)
N+
N+
P
c.半导体(Semiconductor)
故又称为MOS管
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uDS +
(a) iD达到 最大值
S – uGS + G
D
iD>0
N+
N+
(b) 管子预夹断
uDS
P
上页
沟道在漏 极端夹断
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c. 当uDS进一步增大 –
uDS +
S – uGS + G
D
iD>0
(a) iD达
到最大值
N+
N+
且恒定
(b) 管子进入恒流区
uDS
P
沟道夹断区延长
– uDS 0 s – uGS + g
N+
+ N沟道
d
iD=0
N+
UGS(th)——开启电压
P
N沟道增强型MOS管，简称NMOS 上页 下页 返回
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(3) 当uGS > UGS(th） ,uDS>0时 –
(a) 漏极电流iD>0 uDS增大，iD增大
S
– uGS +
N+
uDS +
G
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(1) uGS =0 , uDS≠0
–
uDS
s –uGS0+ g
N+
+
d
iD=0
N+
P
源极和漏极之间始终有一个PN结反偏，iD=0
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(2) uGS >0 ,uDS =0 – uDS 0 s – uGS + g
N+
+
d
iD=0
N+
产生垂直向下的电场
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b．转移特性曲线
工作于放大区时 函数表达式
iD IDS(S1UuGGSS(o)f2f)
iD I DSS
U GS(off)
uGS O
转移特性曲线
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增强型与耗尽型管子的区别
增强型
当 uGS 时 UGS(th)
耗尽型
iD 0
当 uGS U时GS(off)
1. MOS管结构示意图
s Al g
d
SiO2
N+
N+
耗尽层
反型层 （导电沟道）
P
b
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绝缘层中渗入了正离子
s
g
d
N+
N+
出现反型层
P
形成导电沟道
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a. uGS 0 导电沟道增宽 b. uGS 0 导电沟道变窄
– uGS + g s
[解] 由图可知，该管的
iD / mA
2
UGS（th）= 2 V
1
当UGS = 8 V 时，ID = 2 mA 故
0 246
K (U G-I U S D G S )2( t(h 82 -)2 m )2V 2A 0 .0m 56 /V A 2
uGS / V
8
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3.2.2 耗尽型MOS管
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3.2 绝缘栅型场效应管
绝缘栅型场效应管的类别
IGFET
增强型 耗尽型
N沟道
P沟道 N沟道 P沟道
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3.2.1 增强型MOS管
s
结构示意图
Al g
d
N+
N+
SiO2保护层
P b
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SiO2保护层
Al 引出两个电极
引出栅极
s
d
N+
N+
P
耗尽型MOS管可以在uGS为正或负下工作。
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2．伏安特性与参数
a．输出特性曲线
iD / mA 6
放大区
uDSuGSUGS (off)
可4 变 电2 阻 区
0
uGS 0
uGS0V
uGS 0
uGSUGS(off)
10
20 uDS / V
截止区
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0
10
20 uDS / V
截止区
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b．转移特性曲线
iDf(uGS)uDS常数
iD / mA
管子工作于放大区时函 数表达式
O
U GS(th)
uGS / V
转移特性曲线
iDK(uGSUGS()t2h)
式中，K为与管子有关的参数。
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[例] 图示为某一增强型NMOS管的转移特性。试求其 相应的常数K值。
P
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电场排斥空穴
– uDS 0 s – uGS + g
+
g
iD=0
N+
N子
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当uGS =UGS(th)时
– uDS 0 s – uGS + g
N+
+
d
iD=0
N+
出现反型层
P
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形成导电沟道
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0
放大区
uG S UG S (th )
uG S UG S (th )
10
20 uDS / V
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(3) 截止区
(a) uGS＜UGS(th) (b) 沟道完全夹断 (c) iD=0
iD / mA 6
uDSuGSUGS (th)
4
uG S UG S (th ) 2
uG S UG S (th )