2022-2023学年高二物理竞赛课件：绝缘栅型场效应（MOS）管

绝缘栅型场效应（MOS）管 绝缘栅型MOS管 增强型 N沟道 耗尽型 P沟道 增强型 耗尽型 绝缘栅型场效应（MOS）管 MOS管的特点：g与s、g与d间采用SiO2绝缘层，g与s间电阻 比场效应管大得多，达1010Ω以上。且温度稳定性好，集成化时工艺简单，所以广泛应用于大规模和超大规模集成电路中。 ‹#› (JFET)的特性曲线 夹断电压 漏极饱和电流 场效应管工作在恒流区，因而uGS＞UGS（off）且uDS＜UGS（off）。 为什么必须用转移特性描述uGS对iD的控制作用？ 1.转移特性曲线 IDSS为uGS=0，预夹断时的电流。 ‹#› 漏-源电压对漏极电流的影响 (3)uGD=uGS-uDS，随着uDS继续增大，当uGD<uGS（Off）时，夹断加深，此时iD不再随uDS增大而增大，uDS的增大几乎全部用来克服沟道电阻，iD仅取决于uGS大小，此时为恒流区。 uGD<UGS（off） 注意：场效应管工作在恒流区的条件是什么？ 此时，通过改变uGS大小来改变iD，所以场效应管为电压控制电流元件 ‹#› 2.输出特性曲线 g-s电压控制d-s的等效电阻 预夹断轨迹，uGD＝UGS（off） 可变电阻区 恒 流 区 iD几乎仅决定于uGS 击 穿 区 夹断区（截止区） 夹断电压 IDSS ΔiD 不同型号的管子UGS（off）、IDSS将不同。 低频跨导： 场效应管有三个工作区域：截止区、恒流区、可变电阻区。 ‹#› uGS增大，反型层（导电沟道）将变厚变长。当反型层将两个N区相接时，形成导电沟道。 SiO2绝缘层 衬底 耗尽层 空穴 高掺杂 反型层 大到一定值才开启 1.增强型管 一、(MOS)管的结构和工作原理 （1）增强型管工作原理 ‹#› iD随uDS的增大而增大，可变电阻区 uGD＝UGS（th）,预夹断 iD几乎仅仅受控于uGS，恒流区 刚出现夹断 uGS的增大几乎全部用来克服夹断区的电阻 （1）增强型管工作原理 用场效应管组成放大电路时应使之工作在恒流区。N沟道增强型MOS管工作在恒流区的条件是什么？ ‹#› 转移特性 开启电压 输出特性 在恒流区： IDO 可变电阻区 恒 流 区 夹断区（截止区） （2）增强型管特性曲线 ‹#› 耗尽型MOS管在 uGS＞0、 uGS ＜0、 uGS ＝0时均可导通，且与结型场效应管不同，由于SiO2绝缘层的存在，在uGS＞0时仍保持g-s间电阻非常大的特点。 加正离子 小到一定值才夹断 uGS=0时就存在导电沟道 2.耗尽型管 （1）耗尽型管工作原理 ‹#› 加正离子 小到一定值才夹断 uGS=0时就存在导电沟道 （1）耗尽型管工作原理 1）当ugs>0时，由于二氧化硅绝缘层则ig=0，导电沟 道变宽，在uDS作用下，iD较大 2）当ugs<0时，导电沟道变窄，iD变小，当ugs=UGS（0ff时， 出现夹断区，iD=0. 总结：耗尽型MOS管可以在ugs正负电压下工作，而结型管 仅在ugs<0时工作，相同点是ig=0 ‹#› 转移特性 夹断电压 输出特性 （2）耗尽型管特性曲线 IDSS 特点：可以满足iD>IDSS， 而结型管只能ID ≤IDSS ‹#› 利用Multisim测试场效应管的输出特性 从输出特性曲线说明场效应管的哪些特点？ ‹#› $