金屬氧化物半導體場效應晶體管ppt課件

1、金屬氧化物半導體場效應晶體管金屬氧化物半導體場效應晶體管Metal Oxide Semiconductor Filed Effect Transistor MOSFET姓名：黃鈺凱 導師：凌智勇半導體 定義：半導體( semiconductor），指常溫下導電性能介于導體(conductor)與絕緣體(insulator)之間的材料。半導體按化學成分分類 鍺和硅是最常用的元素半導體； 化合物半導體包括第和第族化合物砷化鎵、磷化鎵等）、第和第族化合物( 硫化鎘、硫化鋅等)、氧化物(錳、鉻、鐵、銅的氧化物),以及由-族化合物和-族化合物組成的固溶體鎵鋁砷、鎵砷磷等）。半導體按結構分類 P型半導體的

2、導電特性：它是靠空穴導電，摻入的雜質越多，多子空穴的濃度就越高，導電性能也就越強。 N型半導體：在純凈的硅晶體中摻入五價元素如磷），使之取代晶格中硅原子的位置形成N型半導體。PN結的形成過程 在無外電場和其它激發(fā)作用下，參與擴散運動的多子數(shù)目等于參與漂移運動的少子數(shù)目，從而達到動態(tài)平衡，形成PN結。晶體管 晶體管，本名是半導體三極管，是內部含有兩個PN結，外部通常為三個引出電極的半導體器件。 由兩個背靠背PN結構成的具有電流放大作用的晶體三極管，雙極型晶體管有兩種基本結構：PNP型和NPN型。雙極型晶體管分類 NPN型三極管，由三塊半導體構成，其中兩塊N型和一塊P型半導體組成，P型半導體在中間

3、，兩塊N型半導體在兩側。雙極型晶體管分類 由兩塊P型半導體中間夾著一塊N型半導體所組成的三極管，稱為PNP型三極管。晶體管的特性曲線飽和區(qū)：iC明顯受vCE控制的區(qū)域，該區(qū)域內，一般vCE0.7V (硅管)， iC不受iB控制。此時，發(fā)射結正偏，集電結正偏或反偏電壓很小。放大區(qū)：iC平行于vCE軸的區(qū)域，曲線基本平行等距，說明iC主要受iB控制此時，發(fā)射結正偏，集電結反偏。晶體管的特性曲線 截止區(qū)：iC接近零的區(qū)域，相當iB=0的曲線的下方。此時， vBE小于死區(qū)電壓。此時，發(fā)射結和集電結均反向偏置金屬-氧化物-半導體絕緣柵型場效應管 (Metal-Oxide-Semiconductor ty

4、pe FET) MOSFET由一個由一個MOS電容和靠近電容和靠近MOS柵控區(qū)域柵控區(qū)域的兩個的兩個PN結組成。結組成。 柵柵氧化層氧化層硅襯底硅襯底BodySourceGateDrainw2SiO n n源區(qū)溝道區(qū)漏區(qū)源區(qū)溝道區(qū)漏區(qū)N溝道增強型溝道增強型MOSFET 構造器件版圖和結構參數(shù)器件版圖和結構參數(shù) 結構參數(shù)：溝道長度結構參數(shù)：溝道長度 L、溝道寬度、溝道寬度 W 、柵氧化層、柵氧化層厚度厚度T 、 源漏源漏PN結結深結結深X 材料參數(shù)：襯底摻雜濃度材料參數(shù)：襯底摻雜濃度 N、載流子遷移率、載流子遷移率u 工作原理工作原理 電路連接PP+N+N+SGDUVDS- + 柵襯之間相當于以

5、SiO2為介質的平板電容器。- + VGS直流特性的定性描述：轉移特性直流特性的定性描述：轉移特性DSIGSVConsantVDS TnV2GS(th)GSOXnD)(2VVlWCI 轉移特性曲線反映VDS為常數(shù)時，VGS對ID的控制作用,可由輸出特性轉換得到。ID/mAVDS /V0VDS = VGS VGS(th)VGS =5V3.5V4V4.5VID/mAVGS /V012345VDS = 5VVDS = 5V轉移特性曲線中,ID 0 時對應的VGS值,即開啟電壓VGSth） 。 輸出特性曲線可劃分四個區(qū)域：非飽和區(qū)、飽和區(qū)、截止區(qū)、擊穿區(qū)。 非飽和區(qū)又稱可變電阻區(qū)） 特點：ID同時受UGS與UDS的控制。ID/mAVDS /V0VDS = VGS VGS(th)VGS =5V3.5V4V4.5V 飽和區(qū)又稱恒流區(qū)特點：ID只受UGS控制，而與UDS近似無關，表現(xiàn)出類似三極管的正向 受控作用。 VGS(th)開啟電壓，開始有ID時對應的VGS值 擊穿區(qū) 截止區(qū)ID =0以下的區(qū)域IG0，ID02GS(th)GSOXnD)(2VVlWCI ID =0 時對應的VGS值 夾斷電壓VGSoff） 。 VGS=0 時對應的ID 值 飽和漏