模拟电子电路及技术基础(第三版) MOS场效应管对比、参数

增强型MOS管 电流方程：
iD
nCox 2
W L
(uGS
uGSth )2
gm
diD duGS
Q
nCoxW
L
(uGS
UGSth )
2nCoxW
L
I DQ
该式表明，gm与静态偏压uGSQ成正比，或与静态工作电流IDQ的开方成正比。 增大工作电流，可增大gm 。对MOS管增大器件尺寸(W/L), 可提高跨导值。
0 123
4
uBE (V) 1 3
UGS(off)
2 2
3 1 UGS(th)
4 IDSS
0
24 6
UGS (V)
8
ຫໍສະໝຸດ BaiduUGS (V)
平方律关系
uBE
iE iC ISe UT
iD
I
DSS
1
uGS U GS(off)
2
iD
nCox
2
W L
( uGS
UGS(th)
)2
8 6
8
场效应管和晶体管的主要区别包括：
gm
diD duGS
uDS C
(ms) gm越大，表明uGS对iD的控制能力越强。几 何意义：
转移特性Q点的切线钭率。
结型或耗尽型 电流方程：
iD
I
DSS
(1
uGS U GSoff
)2
gm
diD duGS
Q
2I DSS U GSoff
(1 uGSQ ) 2 I DSS
U GSoff
U GSoff
I DQ
各类场效应管对比、参数、 晶体管和场效应管性能对比。
各类场效应管符号对比
M OSFET
JFET
增强型
耗尽型
N 沟道
P 沟道
D
D
N 沟道 D
P 沟道 D
N 沟道 D
P 沟道 D
G
G
G
B G
BG
B G
B
S
S
S
S
S
S
各种类型的FET特性对比
1.输出特性
iD D
G
+
+ FET uDS
-uGS
-
S
可可可可可
gm
I CQ 26 mV
ICQ
▲ MOS管制作工艺简单，集成度高，是当前超大规模集成电路的主流工艺。
9
MOS场效应管工作原理及特性曲线
谢谢收看和听讲, 欢迎下次再相见!
NPN晶体管
结型场效应管JEFT
增强型NMOSEFT
iB (A)
90 60 30
0 0.5 0.6 0.7 UBE(on)
指数关系
uBE (V)
iD (miBA()A) UBE(on) 0.7 0.6IDSS0.54 0
UGS(off)
3 30
2
60 1
3 2 1
0 9U0GS (V)
iDiD(m(Am)A)
__34 _5 _6
2 1
0
_1
4 3 2
1
可 可 可
UGS /V
_ 7 _2 0
可 可 可 可 可 可 P可
可可
PMOS
iD
N 可 NMOS
可可 可可可 可可可
0 27
UGS /V
可
_1
1
6
可 _2 0 5
可
_ _
3 4
__12
4 3
0 可可可
u DS
2. 转移特性
iD D
G
+
+ FET uDS
2. 增强型MOSFET 开启电压UGSth:当uGS>uGSth时，导电沟道才形成iD≠0。
3. 输入电阻RGS 对结型场效应管，RGS在108 ~ 1012Ω之间。 对MOS管，RGS在1010~1015Ω之间。 通常认为RGS →∞。
场效应管主要参数
二. 交流参数
1. 跨导gm 跨导gm是在恒流区，反映栅源电压对漏极电流控制能力的参数，定义为
-uGS
-
S
可 可N可
UGSoff
iD NMOS
可可可 可可可
I DSS
ID0 UGSth
0
uGS
可 可P可
可可可 可可可 PMOS
场效应管的参数及特点
一. 直流参数 1. 结型场效应管和耗尽型MOSFET (1). 饱和漏电流IDSS (ID0)：IDSS(ID0)指的是对应uGS=0时的漏极电流。 (2). 夹断电压UGSoff：|uGS|=UGSoff时，iD=0。
场效应管主要参数
2. 输出电阻r ds 输出电阻rds为
rds
uDS iD
UA I DQ
rds很大，为几十千欧---几兆欧。
三.极限参数
场效应管也有一定的运用极限，若超过这些极限 值，管子就可能损坏。场效应管的极限参数如下：
(1).栅源击穿电压U(BR)GSO。 (2).漏源击穿电压U(BR)DSO。 (3).最大功耗PDM：PDM=ID·UDS
境的干扰, 抗辐射能力强, 温度稳定性好。
▲ 场效应管的源极和漏极结构对称，可以互换使用。晶体管虽然发射区和集电区是同型的杂质半导
体，但由于制作工艺不同，二者不能互换使用。
▲ 与晶体管相比，场效应管跨导gm较小。 场效应管跨导gm与工作点电流的开方成正比; 双极型晶体三极管gm与工作点电流成正比;
gm I DQ
▲ 晶体管处于放大状态或饱和状态时，存在一定的基极电流，输入电阻较小。场效应管中，JFET
的输入端PN结反偏，MOSFET则用SiO2绝缘体隔离了栅极和导电沟道，所以场效应管的栅极电流近似为 零，输入电阻极大。
▲ 晶体管中主要导电依靠基区中非平衡少子的扩散运动，所以导电能力容易受外界因素如温度的影
响。场效应管则依靠自由电子或空穴之一的多子在导电沟道中作漂移运动实现导电，导电能力不易受环