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5.1 金属－氧化物－半导体场效应管 一、N沟道增强型MOSFET 一、N沟道增强型MOSFET 增强型MOS管特性曲线小结 耗尽型MOS管特性曲线小结 作 业 5.1.1 5.1.2 * 5.1 金属-氧化物-半导体（MOS）场效应管 5.1.1 N沟道增强型MOSFET 5.1.5 MOSFET的主要参数 5.1.2 N沟道耗尽型MOSFET 5.1.3 P沟道MOSFET 5.1.4 沟道长度调制效应 金属－氧化物－半导体场效应管(Metal Oxide Semiconductor FET) ——MOSFET，又称绝缘栅场效应管，简称MOS管。 耗尽型: 存在导电沟道， 分为： 增强型 ? N沟道、P沟道 耗尽型 ? N沟道、P沟道 增强型： 没有导电沟道， = 0。 = D i 时， 0 GS v 耗尽型：场效应管没有加偏置电压时，就有导电沟道存在 增强型：场效应管没有加偏置电压时，没有导电沟道 一、N沟道增强型MOSFET 1. 结构（N沟道） L ：沟道长度 W ：沟道宽度 tox ：绝缘层厚度 通常 W L 1、结构和符号 P 型衬底 G B ○ ○ ○ ○ G D S B 衬底引线 绝缘层SiO2 N+ N+ S D 栅极与其他两个电极是相互绝缘的 箭头方向表示由P(衬底)指向N(沟道) iG iG=0 间断线表示栅源电压vGS=0时，FET内部不存在导电沟道 N沟道增强型 1、结构和符号 N 型衬底 G B ○ ○ ○ ○ G D S B 衬底引线 绝缘层SiO2 P+ P+ S D 栅极与其他两个电极是相互绝缘的 箭头方向表示由P(沟道)指向N(衬底) iG=0 P沟道增强型 2、工作原理 1）当VGS=0时： P 型衬底 G B 衬底引线 N+ N+ S D 漏源间没有导电的沟道，iD=0 一、N沟道增强型MOSFET S、D之间相当于两个背靠背的二极管，故不管VDS极性如何，总有一个二极管是反偏的，无电流流过。 （1）栅源电压VGS的控制作用 P 型衬底 G B N+ N+ S D 2、工作原理 2）当vGS 0时，产生电场，排斥空穴，吸引电子，电子与空穴相复合形成耗尽层。 ＶGS 3）当vGS 增大到某一个值（开启电压VT）时， 即vGS=VT时，导电沟道开始形成。 电场吸引更多电子到衬底表面，形成N型导电薄层，称为反型层。 反型层 N+ P 型衬底 G B N+ S D VGS 4）vGS VT 后： vGS ↑ →沟道厚度 ↑ →沟道电阻↓ 2、工作原理 →ID↑ 实现了电压控制电流。 这种在VGS=0时没有导电沟道，只有当VGS＞VT后才形成导电沟道的场效应管称为增强型场效应管。 iD S端宽， D端窄 （2） vDS对 iD的影响 N+ P 型衬底 G B N+ S D VGS VDS 设vGSVT 且为一常数 电位： S 端低，D端高 沟道： 有导电沟道的条件 vGD= vGS-vDS VT vDS vGS- VT vDS↑ →rDS↑(慢) →iD↑ iD vDS iD O A 当VDS继续增加，满足VGD= VGS-VDS =VT时，漏端导电沟道开始夹断， VDS = VGS- VT 称为预夹断。 vDS= vGS- VT 预夹断后， 则 vDS vGS- VT vDS↑ 预夹断后，iD几乎不变 vDS↑ →反向击穿 vGS- vDS VT vGD= B 沟道部分夹断 2. 工作原理 （3） vDS和vGS同时作用时 vDS一定，vGS变化时 给定一个vGS ，就有一条不同的 iD – vDS 曲线。 （1）输出特性 vDS iD 0 VGS=5V VGS= 4V VGS= 3V VGS= 2V VGS= VT 截止区 N+ P 型衬底 G B N+ S D VGS VDS 预夹断曲线 VDS= VGS- ＶT VGS= VT 3、特性曲线 ＶＧＳ＝常数 VGS VＴ全夹断状态 iD 3. V-I 特性曲线及大信号特性方程 （1）输出特性及大信号特性方程 ① 截止区 当vGS＜VT时，导电沟道尚未形成，iD＝0，为截止工作状态。 3. V-I 特性曲线及大信号特性方程 （1）输出特性及大信号特性方程 ② 可变电阻区 vDS≤（vGS－VT） 由于vDS较小，可近似为 rdso是一个受vGS控制的可变电阻 3. V-I 特性曲线及