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(jié)構(gòu)、工作原理； 重 點(diǎn)：NMOSFET及其共源放大電路（CS電路） 難 點(diǎn)：N溝道增強(qiáng)型MOSFET的工作原理 本章學(xué)時(shí)：6,第四章場(chǎng)效應(yīng)管放大路,第四章場(chǎng)效應(yīng)管放大路,主要內(nèi)容,4.1 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管,4.2 MOS 場(chǎng)效應(yīng)管,4.3 場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù),4.4 場(chǎng)效應(yīng)管放大電路,小結(jié),引 言,場(chǎng)效應(yīng)管 FET (Field Effect Transistor,類型,結(jié)型 JFET (Junction Field Effect Transistor,絕緣柵型 IGFET(Insulated Gate FET,特

2、點(diǎn),1. 單極性器件(一種載流子導(dǎo)電,3. 工藝簡(jiǎn)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(dá) 1015,4.1 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管,1. 結(jié)構(gòu)與符號(hào),N 溝道 JFET,P 溝道 JFET,2. 工作原理,uGS 0，uDS 0,此時(shí) uGD = UGS(off,溝道楔型,耗盡層剛相碰時(shí)稱預(yù)夾斷,預(yù)夾斷,當(dāng) uDS ，預(yù)夾斷點(diǎn)下移,3. 轉(zhuǎn)移特性和輸出特性,UGS(off,當(dāng) UGS(off) uGS 0 時(shí),O,O,一、增強(qiáng)型 N 溝道 MOSFET (Mental Oxide Semi FET,4.2 MOS 場(chǎng)效應(yīng)管,1. 結(jié)構(gòu)與符號(hào),P

3、型襯底,摻雜濃度低,用擴(kuò)散的方法 制作兩個(gè) 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(duì)導(dǎo)電溝道的影響 (uDS = 0,反型層 (溝道,1)uGS 對(duì)導(dǎo)電溝道的影響 (uDS = 0,a. 當(dāng) UGS = 0 ，DS 間為兩個(gè)背對(duì)背的 PN 結(jié),b. 當(dāng) 0 UGS UGS(th)(開(kāi)啟電壓)時(shí)，GB 間的垂 直電場(chǎng)吸引 P 區(qū)中電子形成離子區(qū)(耗盡層,c. 當(dāng) uGS UGS(th) 時(shí)，襯底中電子被吸引到表面， 形成導(dǎo)電溝道

4、。 uGS 越大溝道越厚,2) uDS 對(duì) 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(yù)夾斷(UGD = UGS(th)：漏極附近反型層消失,預(yù)夾斷發(fā)生之前： uDS iD,預(yù)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(dāng) uGS UGS(th) 時(shí),uGS = 2UGS(th) 時(shí)的 iD 值,開(kāi)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(yù)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(shí)已形成溝道；在 DS 間加正電壓時(shí)形成 iD,uGS UGS(off) 時(shí)，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(dāng) uGS UGS(off) 時(shí),O,三、P 溝道 MOSFET,增強(qiáng)型,耗盡型,N 溝道增強(qiáng)型,P 溝道增強(qiáng)型,N 溝道耗盡型,P 溝道耗盡型,IDSS,FET 符號(hào)、特性的比較,N 溝道結(jié)型,P 溝道結(jié)型,4.3 場(chǎng)效應(yīng)管的主要參

6、數(shù),開(kāi)啟電壓 UGS(th)(增強(qiáng)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(shí) 的 uGS 值,UGS(th,2. 飽和漏極電流 IDSS,耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管，當(dāng) uGS = 0 時(shí)所對(duì)應(yīng)的漏極電流,UGS(th,3. 直流輸入電阻 RGS,指漏源間短路時(shí)，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(dǎo) gm,反映了uGS 對(duì) iD 的控制能力， 單位 S(西門(mén)子)。一般為幾毫西 (mS,O,PDM = uDS iD，受溫度限制,5. 漏源動(dòng)態(tài)電阻 rds,6. 最大漏極

7、功耗 PDM,4.4場(chǎng)效應(yīng)管放大電路,4.4.2 場(chǎng)效應(yīng)管電路小信號(hào) 等效電路分析法,4.4.1 場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的組態(tài),4.4.1 場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的組態(tài),三種組態(tài),共源、共漏、共柵,特點(diǎn),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(fù)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(chǎng)效應(yīng)管電路小信號(hào)等效電路分析法,小信號(hào)模型,從輸入端口看入，相當(dāng)于電阻 rgs(,從輸出端口看入為受 ugs 控制的電流源,id = gmugs,一 、場(chǎng)效應(yīng)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(hào)等效電路,ui = ugs+ gmugsRS,ugs= ui / (1 + gmRS,uo = gmui RD / (1 + gmRS,36sin t (mV,二、性能指標(biāo)分析,1. 共源放大電路,有 CS 時(shí),無(wú) CS 時(shí),RS,Ri、Ro 不變,2. 共漏放大電路,io,Ro,小 結(jié),第 4 章,場(chǎng)效應(yīng)管,1. 分類,按導(dǎo)電溝道分,N 溝道,P 溝道,按結(jié)構(gòu)分,絕緣柵型 (MOS,結(jié)型,按特性分,增強(qiáng)型,耗盡型,uGS = 0 時(shí)， iD = 0,uGS = 0 時(shí)， iD 0,增強(qiáng)型,耗盡型,耗盡型,2. 特點(diǎn),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(jiǎn)單，易集成,由于 FET 無(wú)