2022-2023学年高二物理竞赛课件：绝缘栅场效应三极管

绝缘栅场效应三极管 绝缘栅场效应三极管 绝缘栅型场效应管 ( Metal Oxide Semiconductor FET)，简称MOSFET。分为： 增强型  N沟道、P沟道 耗尽型  N沟道、P沟道 1.N沟道增强型MOS管 （1）结构 4个电极：漏极D， 源极S，栅极G和 衬底B。 符号： 继续 转移特性曲线： iD=f(uGS)uDS=const 可根据输出特性曲线作出移特性曲线。 例：作uDS=10V的一条转移特性曲线： UT 继续 一个重要参数——跨导gm： gm=iD/uGS uDS=const (单位mS) gm：反映栅源电压对漏极电流的控制作用 在转移特性曲线上， gm为的曲线的斜率 在输出特性曲线上也可求出gm 继续 iD表达式见 1 2.N沟道耗尽型MOSFET 特点： 当uGS=0时，就有沟道，加入uDS，就有iD。 当uGS＞0时，沟道增宽，iD进一步增加。 当uGS＜0时，沟道变窄，iD减小。 在栅极下方的SiO2层中掺入了大量的金属正离子。所以当uGS=0时，这些正离子已经感应出反型层，形成了沟道。 定义： 夹断电压（ UGS(off) ，UP）——沟道刚刚消失所需的栅源电压uGS 继续 N沟道耗尽型MOSFET的特性曲线 输出特性曲线 转移特性曲线 1 GS u 0 1 D (V) -1 2 -2 (mA) 4 3 2 i 4 2 u u 3 10V =+2V 1 DS GS D (mA) i = -1V u GS GS GS =0V =+1V u u (V) = -2V＝UP GS u UP 继续 P沟道耗尽型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。 继续 4. MOS管的主要参数 （1）开启电压UT 即：UGS(th) （2）夹断电压UP 即： UGS(off) （3）跨导gm ：gm=iD/uGS uDS=const 反映了栅压对漏极电流的控制作用，单位是mS(毫西门子)。 （4）直流输入电阻RGS ——栅源间的等效电阻。由于MOS管栅源间有sio2绝缘层，输入电阻可达109～1015。 （5）饱和漏极电流IDSS MOS耗尽型和结型FET, 当uGS=0时所对应的漏极电流。 （6）极间电容：栅源电容CGS，栅漏电容CGD，漏源电容CDS （7）极限参数 最大漏极电流IDM，漏源击穿电压U(BR)DS 栅源击穿电压UBR)GS 等，如：最大漏极功耗PDM PDM= UDS ID，与双极型三极管的PCM相当。 继续 说明： （1）MOS管有四种基本类型； （2）增强型的MOS管的UGS必须超过一定的值以使沟道形成； 耗尽型的MOS管使形成沟道的UGS可正可负； （3）MOS管的输入阻抗特高 （4）衡量场效应管的放大能力用跨导 单位：ms 继续 MOS管的四种基本类型－－符号 G S D N 沟道耗尽型 G S D N沟道增强型 继续 G S D P 沟道增强型 G S D P 沟道耗尽型 继续 MOS管另外一种常用符号 栅极 源极 漏极 栅极(gate) 源极(source) 漏极 (drain) Vgs Vgs N沟道MOS管 P沟道MOS管 + - + - 继续 $