金属-氧化物-半导体绝缘栅型场效应管(免费)

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1、4.3金属-氧化物-半导体绝缘栅型场效应管(Metal-Oxide-SemiconductortypeFET)N沟道P沟道N沟道P沟道MOSFET耗尽型增强型类别增强型：没有导电沟道，耗尽型：存在导电沟道，4.3.1N沟道增强型MOSFETgsdN+N+SiO2保护层AlbP结构示意图1.结构结构与符号P型衬底(掺杂浓度低)N+N+用扩散的方法制作两个N区在硅片表面生一层薄SiO2绝缘层SD用金属铝引出源极S和漏极DG在绝缘层上喷金属铝引出栅极GB耗尽层S—源极SourceG—栅极GateD—漏极DrainSGD衬底由于栅极与源极、漏极均无电接触

2、，故称绝缘栅极，N沟道增强符号，箭头方向表示由P指向N。2.工作原理电路连接图PN+sgdN+–++–(1)vGS=0,vDS≠0此时不管vDS极性如何，源极和漏极之间始终有一个PN结反偏，iD=0PN+sgN+iD=0d–++–漏极和衬底间PN结反偏，漏源之间的电阻很大，没有形成导电沟道，iD=0。PN+sgN+iD=0d–++–(2)vGS>0,vDS=0产生垂直向下的电场PN+sgN+iD=0g–++–电场排斥空穴，留下不能移动的负离子吸引P型硅表面的电子形成耗尽层PN+sgN+iD=0d–++–组成sd之间的导电沟道当vGS=VT时电子在

3、P型硅的表面形成N型薄层称为反型层是栅源正电压感应产生的，也称感生沟道PN+sgN+iD=0d–++–在漏源电压作用下开始导电时的栅源电压叫做开启电压VT。在vGS=0没有导电沟道，必须依靠栅源的作用才形成感生沟道的FET称为增强型MOS管一旦出现感生沟道，两个N型区连在一起，产生电流iDPN+sgN+iD>0d–++–vDS(d)沟道反型层呈楔形(b)由于沿沟道有电位梯度沟道厚度源端厚，漏端薄(3)当vGS>VT,vDS>0时(c)绝缘层内不同点的电场强度不同,左高右低(a)外加较小的vDS时，iD随vDS迅速增大a.vDS升高沟道变窄PN+s

4、gN+iD>0d–++–vDS反型层变窄b.当vGD=vGS–vDS=VT时PN+sgN+iD>0d–++–uDS沟道在漏极端夹断(b)管子预夹断(a)iD达到最大值c.当vDS进一步增大(a)iD达到最大值且恒定PN+SGN+iD>0D–++–uDSPN+sgN+d–++–vDS沟道夹断区延长(b)管子进入恒流区3．特性曲线输出特性曲线(a)．输出特性管子工作于恒流区时函数表达式（b）转移特性曲线式中，O转移特性曲线4．参数MOSET与JFET的参数基本相同（见表4.1.1）。不同的是在增强型管子中不用夹断电压VP，而用开启电压VT表征管子的特

5、性。4.3.2N沟道耗尽型MOS管1.MOS管结构示意图sgdN+N+SiO2Alb耗尽层（导电沟道）反型层P绝缘层中渗入了正离子PN+sdN+出现反型层形成导电沟道g导电沟道增宽a.导电沟道变窄b.耗尽型MOS管可以在vGS为正或负下工作,基本上无栅流。PN+sdN++–g4.3.3各种FET的特性比较及使用注意事项见表4.3.1耗尽型增强型当时当时MOSFET符号增强型耗尽型gsdsgdP沟道gsdN沟道gsd场效应管的特点（与双极型晶体管比较）(1)场效应管是一种电压控制器件，即通过vGS来控制iD；双极型晶

6、体管是一种电流控制器件，即通过iB来控制iC。(2)场效应管的输入端电流几乎为零，输入电阻非常高;双极型晶体管的发射结始终处于正向偏置，有一定的输入电流，基极与发射极间的输入电阻较小。(3)场效应管是利用多数（一种极性）载流子导电的;在双极型晶体管中二种极性的载流子（电子和空穴）同时参与了导电。(4)场效应管具有噪声小、受辐射的影响小、热稳定性较好，且存在零温度系数工作点。(5)场效应管的结构对称，有时（除了源极和衬底在制造时已连在一起的MOS管）漏极和源极可以互换使用，且各项指标基本不受影响，使用方便、灵活。(6)场效应管制造工艺简单，有利于大

7、规模集成。每个MOS场效应管在硅片上所占的面积只有双极性晶体管5%。场效应管的跨导小，当组成放大电路时，在相同的负载电阻下，电压放大倍数比双极性晶体管低。(8)由于MOS管的输入电阻高，由外界感应产生的电荷不易泄露，而栅极上的绝缘层又很薄，这将在栅极上产生很高的电场强度，以致引起绝缘层的击穿而损坏管子。（免费）