模拟电子技术基础__课件_01-4-1讲义(场效应管)

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1、场效应晶体管FET场效应管与三极管不同，它是利用多子导电，属于单极型晶体管.结型场效应管JFET绝缘栅型场效应管MOSFET场效应管有两种:N沟道P沟道耗尽型增强型耗尽型增强型绝缘栅场效应管（IGFET）绝缘栅场效应管的栅极与其他电极绝缘。它利用栅源间电压所产生的电场效应控制半导体内载流子的运动。根据绝缘材料的不同分为：金属—氧化物—半导体场效应管（简称MOSFET或MOS管）金属—氮化硅—半导体场效应管（简称MNSFET或MNS管）金属—氧化铝—半导体场效应管（简称MALSFET）N沟道增强型MOSFET增强型NMOS管的结构示意图(立体图)简称增强型NMOS管增强型NMOS的

2、剖面图源极S漏极D栅极GSiO2绝缘层SiO2SiO2N+型半导体耗尽区利用掺杂浓度较低的P型硅片作基片（衬底），并引出电极衬底B在两个高掺杂浓度的N型半导体上引出两个电极：源极S、漏极D。在SiO2绝缘层上沉积出铝层并引出栅极G。P衬底金属衬底B由于栅极和源极、漏极、衬底之间相互绝缘，故称绝缘栅场效应管。由于管子是金属—氧化物—半导体构成，故简称MOS场效应管。增强型NMOS管的工作原理(一)uGS对iD及导电沟道的控制作用1.uGS=0MOS管的源极和衬底通常是接在一起的(大多数管子在出厂前已连接好)。增强型NMOS管的漏极d和源极s之间有两个背靠背的PN结即使加上漏-源电压

3、uDS，而且不论uDS的极性如何，总有一个PN结处于反偏状态，漏-源极间没有导电沟道，只有很小的漂移电流。这时漏极电流iD≈0。2.uGS>0但uGS

4、在栅极附近的P衬底表面便形成一个N型薄层，且与两个N+区相连通，在漏-源极间形成N型导电沟道，其导电类型与P衬底相反，故又称为反型层;uGS越大，电场越强，吸引到P衬底表面的电子就越多，导电沟道越厚，沟道电阻越小。开始出现反型层时的栅-源电压称为开启电压，用UT表示。综上：增强型NMOS管在uGS＜UT时，不能形成导电沟道，管子处于截止状态；只有当uGS≥UT时，才有沟道形成，此时在漏-源极间加上正向电压uDS，才有漏极电流产生。而且uGS增大时，沟道变厚.必须在uGS≥UT时才能形成导电沟道的MOS管称为增强型MOS管。增强型NMOS管的符号箭头方向从P区指向N型沟道(二)uD

5、S对iD的影响(当uGS>UT且为一确定值时)当uDS=0时，沟道里没有电子的定向运动，iD=0；当uDS＞0但较小（uDSUT)，源漏极两端沟道的厚度不相等。漏极电流iD沿沟道产生的电压降使沟道内各点与栅极间的电压不再相等，靠近源极一端的电压最大，这里沟道最厚；而漏极一端电压最小，其值为因而这里沟道最薄。所以iD随uDS近似呈线性变化。图(a)随着uDS的增大，靠近漏极的沟道越来越薄，当uDS增加到使uGD=uGS-uDS=UT(或uDS=uGS-UT)时，沟道在漏极一端出现预夹断，即只要uDS再增加一点，沟道就被夹断，成为耗

6、尽区。图(b)再继续增大uDS，(uGD

7、大，耗尽区向源极扩展（图c），uDS增加值主要降落在耗尽区上，iD增加很少，即为恒流区。在恒流区内，电流iD只受uGS控制，uGS越大，饱和电流越大，输出特性为一组受uGS控制的近似平行线。转移特性曲线：特点：①当00,但无栅流②当uGS>UT时，导电沟道形成，iD>0。（iD为10μA）外加正栅压越大，沟道越宽，沟道电阻越小，iD越大，NMOS管处于导通状态开启电压UTNMOS管的UT为正值，一般在2~5V之间耗尽型NMOS管的结构示意图