MOSFET原理、功率MOS及其应用.ppt

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1、MOSFET原理介绍与应用田毅内容概述原理介绍低频小信号放大电路功率MOSFET应用概述MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor）金属-氧化层-半导体-场效应晶体管它具有双极型三极管的体积小、重量轻、耗电少、寿命长等优点具有输入电阻高、热稳定性好、抗辐射能力强、噪声低、制造工艺简单、便于集成等特点。在大规模及超大规模集成电路中得到广泛的应用。电压控制电流型器件（电压产生的电场）单极型器件（只有一种载流子，N：电子，P：空穴）耗尽型增强型P沟道N沟道P沟道N沟道P沟道

2、N沟道（耗尽型）FET场效应管JFET结型耗尽型：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，没有导电沟道场效应管的分类：从半导体导电沟道类型上分从有无原始导电沟道上分从结构上分MOSFET绝缘栅型(IGFET)1原理介绍增强型MOS场效应管耗尽型MOS场效应管MOS场效应管分类1MOS场效应管MOS场效应管N沟道增强型的MOS管P沟道增强型的MOS管N沟道耗尽型的MOS管P沟道耗尽型的MOS管1MOS场效应管一、N沟道增强型MOS场效应管结构增强型MOS场效应管漏极D→集电极C源极S→发射极E绝缘栅

3、极G→基极B衬底B电极—金属绝缘层—氧化物基体—半导体因此称之为MOS管1MOS场效应管动画五当VGS较小时，虽然在P型衬底表面形成一层耗尽层，但负离子不能导电。当VGS=VT时,在P型衬底表面形成一层电子层，形成N型导电沟道，在VDS的作用下形成iD。二、N沟道增强型MOS场效应管工作原理增强型MOS管VDSiD++--++--++++----VGS反型层当VGS=0V时，漏源之间相当两个背靠背的PN结，无论VDS之间加什么电压都不会在D、S间形成电流iD,即iD≈0.当VGS>VT时,沟道加厚，沟道电阻减少，在相同VDS的作用下

4、，iD将进一步增加。开始时无导电沟道，当在VGSVT时才形成沟道,这种类型的管子称为增强型MOS管动画六一方面MOSFET是利用栅源电压的大小，来改变半导体表面感生电荷的多少，从而控制漏极电流的大小。当VGS＞VT，且固定为某一值时，来分析漏源电压VDS的不同变化对导电沟道和漏极电流ID的影响。VDS=VDG＋VGS=－VGD＋VGSVGD=VGS－VDS当VDS为0或较小时，相当VGD＞VT,此时VDS基本均匀降落在沟道中，沟道呈斜线分布。在VDS作用下形成ID增强型MOS管1MOS场效应管另一方面，漏源电压VDS对漏极电流ID

5、的控制作用当VDS增加到使VGD=VT时，当VDS增加到VGDVT时，增强型MOS管这相当于VDS增加使漏极处沟道缩减到刚刚开启的情况，称为预夹断。此时的漏极电流ID基本饱和。此时预夹断区域加长，伸向S极。VDS增加的部分基本降落在随之加长的夹断沟道上，ID基本趋于不变。1MOS场效应管另一方面，漏源电压VDS对漏极电流ID的控制作用VGD=VGS－VDS三、N沟道增强型MOS场效应管特性曲线增强型MOS管iD=f(vGS)vDS=C转移特性曲线iD=f(vDS)vGS=C输出特性曲线vDS(V)iD(mA)当vGS变化时，R

6、ON将随之变化，因此称之为可变电阻区恒流区(饱和区)：vGS一定时，iD基本不随vDS变化而变化。vGS/V一、N沟道耗尽型MOS场效应管结构耗尽型MOS场效应管+++++++耗尽型MOS管存在原始导电沟道1MOS场效应管耗尽型MOS管二、N沟道耗尽型MOS场效应管工作原理当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。当VGS＞0时,将使iD进一步增加。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

7、电压，用符号VP表示。VGS(V)iD(mA)VP1MOS场效应管N沟道耗尽型MOS管可工作在VGS0或VGS>0N沟道增强型MOS管只能工作在VGS>0耗尽型MOS管三、N沟道耗尽型MOS场效应管特性曲线输出特性曲线1MOS场效应管VGS(V)iD(mA)VP转移特性曲线各类绝缘栅场效应三极管的特性曲线绝缘栅场效应管N沟道增强型P沟道增强型1MOS场效应管绝缘栅场效应管N沟道耗尽型P沟道耗尽型1MOS场效应管场效应管的主要参数2.夹断电压VP：是耗尽型FET的参数，当VGS=VP时,漏极电流为零。3.饱和漏极电流IDSS耗尽型场

8、效应三极管当VGS=0时所对应的漏极电流。1.开启电压VT：MOS增强型管的参数，栅源电压小于开启电压的绝对值,场效应管不能导通。1MOS场效应管4.直流输入电阻RGS:栅源间所加的恒定电压VGS与流过栅极电流IGS之比。结型:大于1