场效应管PPT课件

3、主要参数
.
8
4.3 金属—氧化物—半导体场效应管
MOSFET( Metal Oxide Semiconductor FET) 是绝缘栅场效应三极管的一种分为
增强型 N沟道、P沟道 耗尽型 N沟道、P沟道
4.3.1N沟道增强型MOSFET
1.结构、符号
图4.3 N沟道增强型MOSFET结构和符 号
号
然后用光刻工艺扩散两个高掺杂 的N型区，从N型区引出电极，
一个是漏极D，一个是源极S。在源极和漏极之间的
绝缘层上镀一层金属铝作为栅极G。P型半导体称为
衬底，用符号B表示
动画4-5
10
1.反型层 当VDS =0，加VGS，SiO2 绝缘层中形成电场，吸引电子，形 成电子层，排斥空穴形成耗尽层。 因电子层与P型半导体的载流子空 穴极性相反，故称为反型层。
4 场效应半导体三极管
• 4.1 • 4.2 • 4.3 • 4.4 • 4.5
结型场效应三极管 砷化镓金属-半导体场效应三极管 金属—氧化物—半导体场效应管 场效应三极管放大电路 双极型和场效应型三极管的比较
.
1
场效应半导体三极管是仅由一种载流子参与 导电的半导体器件，是一种用输入电压控制输出 电流的的半导体器件。从参与导电的载流子来划 分，它有电子作为载流子的N沟道器件和空穴作
将漏极和源极沟通，所以不可能以形成漏极电流ID。
(动画. 4-6)
12
VGS对漏极电流的控制关系可用
ID=f(VGS)VDS=const 这一曲线描述，称为转移特性曲线，见 图4.4。
.
13
ID=f(VGS)VDS=const
图4.4 VGS对漏极电流的控制特性——转移特性曲线
转移特性曲线的斜率gm的大小反映了栅源电压
对漏极电流的控制作用。 gm 的量纲为mA/V，所以
gm也称为跨导。跨导的定义式如下
gm=ID/VGS VDS=const (单位mS)
.
14
2．漏源电压VDS对漏极电流ID的控制作用
当VGS＞ VT ，且固定为某一值时，来分析漏源电 压VDS对漏极电流ID的影响。VDS的不同变化对沟道的影 响如图15所示。根据此图可以有如下关系
N沟道增强型MOSFET的结构示意图和符号见图4.3。
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，相当于的基极；
S(Source)称为源极，相当于发射极。
.
9
根据图4.3， N沟道增强 型MOSFET基本上是一种左右对 称的拓扑结构，它是在P型半导 体上生成一层SiO2 薄膜绝缘层， 图4.3 N沟道增强型MOSFET结构和符
（2）P沟道
3
2、 结型场效应三极管的工作原理
根据结型场效应三极管的结构， PN结只能工作在反偏的条件下，对 于N沟道结型场效应三极管只能工作 在负栅压区，P沟道的只能工作在正 栅压区，否则将会出现栅流。现以N 沟道为例说明其工作原理。
.
4
① 漏源电压对沟道的控制作用
夹断电压VP VDS=0，在栅源加电压，且VGS逐渐增加，栅极与沟道间的耗尽层 随之增厚，当耗尽层接触（沟道夹断）时的VGS称夹断电压VP （ VP ＜0）。
VDS=VDG＋VGS =－VGD＋VGS
VGD=VGS－VDS
当VDS为0或较小时， 相当VGS＞ VT ，沟道分布 如图4.5(a)，此时VDS 基 本均匀降落在沟道中，沟 道呈斜线分布。 (动画4-7）.
图4.5(a) 道漏的源影电响压VDS对沟15
当VDS为0或较小时，相当VGS＞VGS(th)，沟道分布 如图4.5(a)，此时VDS 基本均匀降落在沟道中，沟道 呈斜线分布。
2.开启电压VT
加 VDS ，能够形成漏极电流的最小VGS，为开启电压 VT
.
11
3 工作原理 1．栅源电压VGS的控制作用
当VGS=0V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＜VT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，
.
5
②栅源电压对沟道的控制作用
当VDS=Const时，加VGS＜0， PN结反偏，形成耗 尽层，VGS减小（反向增加）时，漏、源间的 沟道将变窄，ID将减小，VGS继续减小，沟道继续变 窄，ID继续减小直至为0。当漏极电流为零时所对应 的栅源电压VGS称为夹断电压VP。 这一过程见动画4-2。
VGS对沟道的控制作用（动画4-2 ）
（Metal Oxide Semiconductor FET）
.
2
4.1 结型场效应三极管 1、结型场效应三极管的结构 （1）N沟道： 它是在N型半导体硅片的两侧各制造一个PN
结，形成两个PN结夹着一个N型沟道的结构。 一个P区即为栅极，N型硅的一端是漏极， 一端是源极。
结型场效应三极管的结构(动画4-1）
为载流子的P沟道器件。
从场效应三极管的结构来划分，它有两大类。
1.结型场效应三极管JFET
(Junction type Field Effect Transister)
2.绝缘栅型场效应三极管IGFET
( Insulated Gate Field Effect Transister)
金属氧化物半导体三极管MOSFET 是IGFET的一种
当VDS增加到使VGS=VGS(th)时，沟道如图4.5(b)所 示。这相当于VDS增加使漏极处沟道缩减到刚刚开启 的情况，称为预夹断。
.
6
3、结型场效应三极管的特性曲线
JFET的特性曲线有两条，一是转移特性 曲线，二是输出特性曲线。 结型场效应三极管的栅源电压：P沟道的为正 N沟道为负。 JFET的特性曲线如图4.2所示。
.
7
(a) 漏极输出特性曲线
(b) 转移特性曲线
图4.2 N沟道结型场效应三极管的特性曲线
动画4-3
动画4-4
在栅极加上电压，且VGS＞ VP ，若漏源电压VDS 从零开始增加，则VGD=VG百度文库-VDS将随之减小。使靠近漏 极处的耗尽层加宽，沟道变窄，从左至右呈楔形分布。
当VDS增加到使VGD=VGS-VDS= VP时，在紧 靠漏极处出现预夹断。当VDS继续增加，漏极 处的夹断继续向源极方向生长延长。
漏源电压对沟道的控制作用（动画4-2）