mosfet基础2mosfet工作原理频率cmos

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1、11.3MOSFET基本工作原理MOS结构电流电压关系——概念电流电压关系——推导跨导衬底偏置效应111.3MOSFET原理MOSFET结构N沟道增强型MOS场效应管的结构示意图BPGN+N+氮氮SDSiO2Ltox1.结构SGDB2.符号3.基本参数沟道长度L(跟工艺水平有关)沟道宽度W栅氧化层厚度tox211.3MOSFET原理MOSFET分类(1)n沟道MOSFETp型衬底，n型沟道，电子导电VDS>0，使电子从源流到漏p沟道MOSFETn型衬底，p型沟道，空穴导电VDS<0，使空穴从源流到漏按照导电类型的不同可分为：31

2、1.3MOSFET原理MOSFET分类(2)n沟道增强型MOSFET零栅压时不存在反型沟道，VTN>0n沟道耗尽型MOSFET零栅压时已存在反型沟道，VTN<0按照零栅压时有无导电沟道可分为：411.3MOSFET原理MOSFET分类(3)p沟道增强型MOSFET零栅压时不存在反型沟道，VTP<0p沟道耗尽型MOSFET零栅压时已存在反型沟道，VTP>05增强型：栅压为0时不导通N沟（正电压开启“1”导通）P沟（负电压开启“0”导通）耗尽型：栅压为0时已经导通N沟（很负才关闭）P沟（很正才关闭）611.3.2N沟道增强型MOS场

3、效应管工作原理1.VGS对半导体表面空间电荷区状态的影响(1)VGS=0漏源之间相当于两个背靠背的PN结，无论漏源之间加何种极性电压，总是不导电。SBD当VGS逐渐增大时，栅氧化层下方的半导体表面会发生什么变化？BPGSiO2SDN+N+7(2)VGS>0逐渐增大栅氧化层中的场强越来越大，它们排斥P型衬底靠近SiO2一侧的空穴，形成由负离子组成的耗尽层。增大VGS耗尽层变宽。当VGS继续升高时,沟道加厚，沟道电阻减少，在相同VDS的作用下，ID将进一步增加。BPGSiO2SDN+N+++--++--++++VGS--------

4、反型层iD由于吸引了足够多P型衬底的电子，会在耗尽层和SiO2之间形成可移动的表面电荷层——反型层、N型导电沟道。这时，在VDS的作用下就会形成ID。(3)VGS继续增大弱反型强反型VDS8阈值电压：使半导体表面达到强反型时所需加的栅源电压。用VT表示。阈值电压MOS场效应管利用VGS来控制半导体表面“感应电荷”的多少，来改变沟道电阻，从而控制漏极电流ID。MOSFET是一种电压控制型器件。MOSFET能够工作的关键是半导体表面必须有导电沟道，而只有表面达到强反型时才会有沟道形成。92.VDS对导电沟道的影响(VGS>VT)c.

5、VDS=VGS–VT，即VGD=VT：靠近漏极沟道达到临界开启程度，出现预夹断。VDS=VDSatb.0VT:导电沟道呈现一个楔形。靠近漏端的导电沟道减薄。VDS>0，但值较小时：VDS对沟道影响可忽略，沟道厚度均匀VDSVGSBPGN+N+SDd.VDS>VGS–VT，即VGD

6、DS/VOVGS=5VVGS=4VVGS=3V预夹断轨迹VDSat过渡区线性区(d)VDS:VGDVTBPN+N+VDSVGSGSDVGSVGD(c)VDS:VGD=VTBPN+N+VDSVGSGSDVGSVT(a)VDS很小VGSBPGN+N+SDVDSVGSVGD≈VGSID=IDSat11VTVGS/VID/mAO2）转移特性曲线(假设VDS=5V)a.VGS

7、VT器件内存在导电沟道，器件处于导通状态，有输出电流。且VGS越大，沟道导电能力越强，输出电流越大转移特性曲线124.N沟道耗尽型MOS场效应管BPGN+N+SDSiO2++++++1）N沟道耗尽型MOS场效应管结构1、结构2、符号SGDB13ID/mAVGS/VOVP(b)转移特性IDSS(a)输出特性ID/mAVDS/VO+1VVGS=0-3V-1V-2V432151015202）基本工作原理a.当VGS=0时，VDS加正向电压，产生漏极电流ID,此时的漏极电流称为漏极饱和电流，用IDSS表示b.当VGS＞0时，ID进一步增

8、加。c.当VGS＜0时，随着VGS的减小漏极电流逐渐减小。直至ID=0。对应ID=0的VGS称为夹断电压，用符号VP表示。14种类符号转移特性曲线输出特性曲线NMOS增强型耗尽型PMOS增强型耗尽型IDSGDBSGDBIDSGDBIDSGDBIDVGSIDOVT