2022-2023学年高二物理竞赛课件：V-I 特性曲线及大信号特性方程

V-I 特性曲线及大信号特性方程 当VGS＞VT，且固定为某一值时， VDS对ID的影响，即ID=f(VDS)VGS=const。这一关系曲线称为漏极输出特性曲线。 V-I 特性曲线及大信号特性方程 （1）输出特性及大信号特性方程 可 变 电 阻 区 放大区 截止区 2 4 0 6 10 20 2 输出特性曲线 2.可变电阻区： iD与vDS的关系近线性 iD≈ 2Kn(vGS-VT)vDS UGS=6V UGS=4V UGS=5V UGS=3V UGS=UT=3V UGS(V) ID(mA) 当vGS变化时，rdso将随之变化 因此称之为可变电阻区 当vGS一定时， rdso近似为一常数 因此又称之为恒阻区 Sect 1.截止区 当vGS＜VT时，导电沟道尚未形成，iD＝0，为截止工作状态。 Kn—导电因子（mA/V2) n—沟道内电子的表面迁移率 COX—单位面积栅氧化层电容 W—沟道宽度 L—沟道长度 Sn—沟道长宽比 K'—本征导电因子 输出特性曲线 3. 恒流区： 该区内，vGS一定，iD基本不随vDS变化而变 4.击穿区： vDS 增加到某一值时，iD开始剧增而出现击穿。 当vDS 增加到某一临界值时，iD开始剧增时vDS称为漏源击穿电压。 UGS=6V UGS=4V UGS=5V UGS=3V UGS=UT=3V UGS(V) ID(mA) 是vGS＝2VT时的iD vDS一定时，vGS对漏极电流iD的控制关系曲线 iD=f(vGS)vDS=C 转移特性曲线 vDS>vGS-vT vGS(V) iD(mA) VT 在恒流区，iD与vGS的关系为 iD≈Kn(vGS-VT)2 3. V-I 特性曲线及大信号特性方程 N沟道耗尽型MOS管，它是在栅极下方的SiO2绝缘层中掺入了大量的金属正离子，在管子制造过程中，这些正离子已经在漏源之间的衬底表面感应出反型层，形成了导电沟道。 因此，使用时无须加开启电压（VGS=0），只要加漏源电压，就会有漏极电流。当VGS＞0 时，将使ID进一步增加。VGS＜0时，随着VGS 的减小ID 逐渐减小，直至 ID=0。对应ID=0 的 VGS 值为夹断电压 VP 。 N沟道耗尽型MOSFET的结构和转移特性曲线 5.1.2 N沟道耗尽型MOSFET 1. 结构和工作原理（N沟道） 6 5.1.2 N沟道耗尽型MOSFET 1. 结构和工作原理（N沟道） 二氧化硅绝缘层中掺有大量的正离子 可以在正或负的栅源电压下工作，而且基本上无栅流 5.1.2 N沟道耗尽型MOSFET 2. V-I 特性曲线及大信号特性方程 （N沟道增强型） 当UGS=0时，UDS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 5.1.3 P沟道MOSFET P沟道MOSFET的工作原理与N沟道MOSFET完全相同，只不过导电的载流子不同，供电电压极性不同而已。这如同双极型三极管有NPN型和PNP型一样。 5.1.4 沟道长度调制效应 实际上饱和区的曲线并不是平坦的 L的单位为m 当不考虑沟道调制效应时，＝0，曲线是平坦的。 修正后 5.1.5 MOSFET的主要参数 一、直流参数 NMOS增强型 1. 开启电压VT （增强型参数） 2. 夹断电压VP （耗尽型参数） 3. 饱和漏电流IDSS （耗尽型参数） 4. 直流输入电阻RGS （109Ω～1015Ω ） 二、交流参数 1. 输出电阻rds 当不考虑沟道调制效应时，＝0，rds→∞ 5.1.5 MOSFET的主要参数 2. 低频互导gm 二、交流参数 考虑到 则 其中 $