2022-2023学年高二物理竞赛课件：绝缘栅型场效应管

绝缘栅型场效应管 2 P N+ S G D N+ 以P型半导体作衬底 形成两个PN结 SiO2保护层 引出两个电极 引出两个电极 引出栅极 Al 从衬底引出电极 两边扩散两个高浓度的N区 绝缘栅型场效应管 N沟道增强型MOSFET的结构 3 P N+ S G N+ iD>0 D – + + – uDS (d)沟道反型层呈楔形 (b) 沿沟道有电位梯度 3．当uGS > UGS(th） ,uDS>0时. (c)不同点的电场强度不同,左高右低 (a) 漏极电流iD>0 uDS增大，iD增大。 4 a. uDS升高 沟道变窄 P N+ S G N+ iD>0 D – + + – uDS 反型层变窄 5 b. 当uGD =uGS-uDS=UGS(th）时 P N+ S G N+ iD>0 D – + + – uDS 沟道在漏极端夹断 (b) 管子预夹断 (a) iD达到最大值 6 c. 当uDS进一步增大 (a) iD达到最大值且恒定 P N+ S G N+ iD>0 D – + + – uDS P N+ S G N+ D – + + – uDS 沟道夹断区延长 (b) 管子进入恒流区 7 导电沟道增宽 a. 导电沟道变窄 b. 耗尽型MOS管可以在uGS为正或负下工作。 P N+ S G D N+         + – 8 uDS iD UGS=UGS(off) <0 O UGS =0 可变 电阻区 夹断区 恒流区 iD uGS UGS(off) O 特性曲线 输出特性曲线 转移特性曲线 9 关于场效应管符号的说明： N沟道增强型MOS管，衬底箭头向里。漏、衬底和源、分开，表示零栅压时沟道不通。 表示衬底在内部没有与源极连接。 N沟道耗尽型MOS管。漏、衬底和源不断开表示零栅压时沟道已经连通。 N沟道结型MOS管。没有绝缘层。 如果是P沟道，箭头则向外。 10 10 归纳： MOS管的特性 1)增强型MOS管 2)耗尽型MOS管 开启电压 夹断电压 11 11 P沟道场效应管 P沟道是N沟道的对偶型 使用时uGS、uDS的极性应于N沟道相反，电流的方向也与N沟道相反。 开启电压：结型场效应管， UGS(off)>0；增强型MOS管UGS(th)<0， 耗尽型MOS管，UGS(off)>0。 特性曲线：将N沟道对应曲线旋转180度 即得 g d s VGG VDD iD RD + △uI － + uO － 12 12 例：P沟道结型场效应管的特性曲线 g d s P沟道 iD uGS iD IDSS uGS UGS(off) P沟道 0<uGS<UGS(off)，iD<0 旋转180度 iD IDSS uGS UGS(off) N沟道 UGS(off) <uG S< 0， iD>0 g d s N沟道 uGS iD $