MOS管教程ppt課件

1、掌握內(nèi)容：JFET特性的比較 理解內(nèi)容：JFET的特性及參數(shù) 了解內(nèi)容：JFET的結構、工作原理； 重 點：NMOSFET及其共源放大電路（CS電路） 難 點：N溝道增強型MOSFET的工作原理 本章學時：6,第四章場效應管放大路,第四章場效應管放大路,主要內(nèi)容,4.1 結型場效應管,4.2 MOS 場效應管,4.3 場效應管的主要參數(shù),4.4 場效應管放大電路,小結,引 言,場效應管 FET (Field Effect Transistor,類型,結型 JFET (Junction Field Effect Transistor,絕緣柵型 IGFET(Insulated Gate FET,特

2、點,1. 單極性器件(一種載流子導電,3. 工藝簡單、易集成、功耗小、 體積小、成本低,2. 輸入電阻高 (107 1015 ，IGFET 可高達 1015,4.1 結型場效應管,1. 結構與符號,N 溝道 JFET,P 溝道 JFET,2. 工作原理,uGS 0，uDS 0,此時 uGD = UGS(off,溝道楔型,耗盡層剛相碰時稱預夾斷,預夾斷,當 uDS ，預夾斷點下移,3. 轉(zhuǎn)移特性和輸出特性,UGS(off,當 UGS(off) uGS 0 時,O,O,一、增強型 N 溝道 MOSFET (Mental Oxide Semi FET,4.2 MOS 場效應管,1. 結構與符號,P

3、型襯底,摻雜濃度低,用擴散的方法 制作兩個 N 區(qū),在硅片表面生一層薄 SiO2 絕緣層,用金屬鋁引出 源極 S 和漏極 D,在絕緣層上噴金屬鋁引出柵極 G,S 源極 Source,G 柵極 Gate,D 漏極 Drain,2. 工作原理,1)uGS 對導電溝道的影響 (uDS = 0,反型層 (溝道,1)uGS 對導電溝道的影響 (uDS = 0,a. 當 UGS = 0 ，DS 間為兩個背對背的 PN 結,b. 當 0 UGS UGS(th)(開啟電壓)時，GB 間的垂 直電場吸引 P 區(qū)中電子形成離子區(qū)(耗盡層,c. 當 uGS UGS(th) 時，襯底中電子被吸引到表面， 形成導電溝道

4、。 uGS 越大溝道越厚,2) uDS 對 iD的影響(uGS UGS(th,DS 間的電位差使溝道呈楔形，uDS，靠近漏極端的溝道厚度變薄,預夾斷(UGD = UGS(th)：漏極附近反型層消失,預夾斷發(fā)生之前： uDS iD,預夾斷發(fā)生之后：uDS iD 不變,3. 轉(zhuǎn)移特性曲線,UDS = 10 V,UGS (th,當 uGS UGS(th) 時,uGS = 2UGS(th) 時的 iD 值,開啟電壓,O,4. 輸出特性曲線,可變電阻區(qū),uDS uGS UGS(th,uDS iD ，直到預夾斷,飽和(放大區(qū),uDS，iD 不變,uDS 加在耗盡層上，溝道電阻不變,截止區(qū),uGS UGS(

5、th) 全夾斷 iD = 0,截止區(qū),飽和區(qū),可 變 電 阻 區(qū),放大區(qū),恒流區(qū),O,二、耗盡型 N 溝道 MOSFET,Sio2 絕緣層中摻入正離子在 uGS = 0 時已形成溝道；在 DS 間加正電壓時形成 iD,uGS UGS(off) 時，全夾斷,二、耗盡型 N 溝道 MOSFET,輸出特性,轉(zhuǎn)移特性,IDSS,UGS(off,夾斷 電壓,飽和漏 極電流,當 uGS UGS(off) 時,O,三、P 溝道 MOSFET,增強型,耗盡型,N 溝道增強型,P 溝道增強型,N 溝道耗盡型,P 溝道耗盡型,IDSS,FET 符號、特性的比較,N 溝道結型,P 溝道結型,4.3 場效應管的主要參

6、數(shù),開啟電壓 UGS(th)(增強型) 夾斷電壓 UGS(off)(耗盡型,指 uDS = 某值，使漏極 電流 iD 為某一小電流時 的 uGS 值,UGS(th,2. 飽和漏極電流 IDSS,耗盡型場效應管，當 uGS = 0 時所對應的漏極電流,UGS(th,3. 直流輸入電阻 RGS,指漏源間短路時，柵、源間加 反向電壓呈現(xiàn)的直流電阻,JFET：RGS 107,MOSFET：RGS = 109 1015,4. 低頻跨導 gm,反映了uGS 對 iD 的控制能力， 單位 S(西門子)。一般為幾毫西 (mS,O,PDM = uDS iD，受溫度限制,5. 漏源動態(tài)電阻 rds,6. 最大漏極

7、功耗 PDM,4.4場效應管放大電路,4.4.2 場效應管電路小信號 等效電路分析法,4.4.1 場效應管放大電路的組態(tài),4.4.1 場效應管放大電路的組態(tài),三種組態(tài),共源、共漏、共柵,特點,輸入電阻極高， 噪聲低，熱穩(wěn)定性好,一、直流偏置電路,1. 自給偏壓電路,柵極電阻 RG 的作用,1)為柵偏壓提供通路,2)瀉放柵極積累電荷,源極電阻 RS 的作用,提供負柵偏壓,漏極電阻 RD 的作用,把 iD 的變化變?yōu)?uDS 的變化,UGSQ = UGQ USQ = IDQRS,2. 分壓式自偏壓電路,調(diào)整電阻的大小，可獲得,UGSQ 0,UGSQ = 0,UGSQ 0,例 1 耗盡型 N 溝道

8、MOS 管，RG = 1 M， RS = 2 k，RD= 12 k ，VDD = 20 V。 IDSS = 4 mA，UGS(off) = 4 V，求 iD 和 uO,iG = 0,uGS = iDRS,iD1= 4 mA,iD2= 1 mA,uGS = 8 V,UGS(off,增根,uGS = 2 V,uDS = VDD iD(RS + RD) = 20 14 = 6 (V,uO = VDD iD RD = 20 14 = 8 (V,在放大區(qū),例 2 已知 UGS(off)= 0.8 V，IDSS = 0.18 mA， 求“Q,解方程得：IDQ1 = 0.69 mA，UGSQ = 2.5V

9、(增根，舍去,IDQ2 = 0.45 mA ， UGSQ = 0.4 V,4.4.2 場效應管電路小信號等效電路分析法,小信號模型,從輸入端口看入，相當于電阻 rgs(,從輸出端口看入為受 ugs 控制的電流源,id = gmugs,一 、場效應管等效電路分析法,例 3 gm= 0.65 mA/V，ui = 20sint (mV)，求交流輸出 uo,10 k,4 k,交流通路,小信號等效電路,ui = ugs+ gmugsRS,ugs= ui / (1 + gmRS,uo = gmui RD / (1 + gmRS,36sin t (mV,二、性能指標分析,1. 共源放大電路,有 CS 時,無 CS 時,RS,Ri、Ro 不變,2. 共漏放大電路,io,Ro,小 結,第 4 章,場效應管,1. 分類,按導電溝道分,N 溝道,P 溝道,按結構分,絕緣柵型 (MOS,結型,按特性分,增強型,耗盡型,uGS = 0 時， iD = 0,uGS = 0 時， iD 0,增強型,耗盡型,耗盡型,2. 特點,柵源電壓改變溝道寬度從而控制漏極電流,輸入電阻高，工藝簡單，易集成,由于 FET 無