2022-2023学年高二物理竞赛课件：结型场效应管的特性曲线

结型场效应管的特性曲线 结型场效应管的特性曲线 1. 转移特性(N 沟道结型场效应管为例) O uGS iD IDSS UGS(off) uGS = 0 ，iD 最大；uGS 愈负，iD 愈小；uGS = UGS(off) ，iD  0。 两个重要参数 饱和漏极电流 IDSS(UGS = 0 时的 ID) 夹断电压 UGS(off) (ID = 0 时的 UGS) UDS iD VDD VGG D S G V  + V  + uGS +  mA IDSS/V iD/mA uDS /V O UGS = 0V -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 预夹断轨迹 恒流区 可变电阻区 漏极特性也有三个区：可变电阻区、恒流区和夹断区。 输出特性（漏极特性）曲线 夹断区 UDS iD VDD VGG D S G V  + V  + uGS +  mA 击穿区 # JFET有正常放大作用时，沟道处于什么状态？ (2) 转移特性 UGS(off) (1) 输出特性 结型场效应管 N 沟 道 耗 尽 型 P 沟 道 耗 尽 型 1.4.2　绝缘栅型场效应管MOSFE Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor 由金属、氧化物和半导体制成。称为金属-氧化物-半导体场效应管，或简称 MOS 场效应管。 特点：输入电阻可达1010(有资料介绍可达1014）以上。 类型 N 沟道 P 沟道 增强型 耗尽型 增强型 耗尽型 UGS = 0 时漏源间存在导电沟道称耗尽型场效应管； UGS = 0 时漏源间不存在导电沟道称增强型场效应管。 一、N沟道增强型MOS场效应管 漏极D→集电极C 源极S→发射极E 绝缘栅极G→基极B 衬底B 电极—金属 绝缘层—氧化物 基体—半导体 因此称之为MOS管 1、结构 1.4.2 绝缘栅场效应管 当UGS较小时，虽然在P型衬底表面形成一层耗尽层，但负离子不能导电。 当UGS=UGS(th)时, 在P型衬底表面形成一层电子层，形成N型导电沟道，在UDS的作用下形成iD. 2、N沟道增强型MOS场效应管工作原理 UDS iD + + - - + + - - + + + + - - - - UGS 反型层 当UGS=0V时，漏源之间相当两个背靠背的PN结，无论UDS之间加什么电压都不会在D、S间形成电流iD，即iD≈0。 当UGS>UGS(th)时, 沟道加厚，沟道电阻减少，在相同UDS的作用下，iD将进一步增加。 开始时无导电沟道，当在UGSUGS(th)时才形成沟道,这种类型的管子称为增强型MOS管 一方面 MOSFET是利用栅源电压的大小，来改变半导体表面感生电荷的多少，从而控制漏极电流的大小。 当UGS＞UGS(th)，且固定为某一值时，来分析漏源电压UDS的不同变化对导电沟道和漏极电流ID的影响。 UDS=UDG＋UGS =－UGD＋UGS UGD=UGS－UDS 当UDS为0或较小时，相当UGD＞UGS(th) ，此时UDS 基本均匀降落在沟道中，沟道呈斜线分布。在UDS作用下形成ID。 另一方面，漏源电压UDS对漏极电流ID的控制作用 当UDS增加到使UGD=UGS(th)时， 当UDS增加到UGDUGS(th)时， 增强型MOS管 这相当于UDS增加使漏极处沟道缩减到刚刚开启的情况，称为预夹断。此时的漏极电流ID 基本饱和。 此时预夹断区域加长，伸向S极。 UDS增加的部分基本降落在随之加长的夹断沟道上，ID基本趋于不变。 漏源电压UDS对漏极电流ID的控制作用 UGD=UGS－UDS 3、N沟道增强型MOS场效应管特性曲线 iD=f(uGS)uDS=C 转移特性曲线 iD=f(uDS)uGS=C 输出特性曲线 uDS(V) iD(mA) 当uGS变化时，RON将随之变化，因此称之为可变电阻区 恒流区(饱和区)：uGS一定时，iD基本不随uDS变化而变化。 uGS/V 二、N沟道耗尽型MOS场效应管 + + + + + + +                   耗尽型MOS管存在 原始导电沟道 1、结构 $