模擬電路網(wǎng)絡(luò)課件 第十九節(jié):金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)管

4.3 金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)管

結(jié)型場效應(yīng)管的輸入電阻雖然可達106～109W，但在要求輸入電阻更高的場合，還是不能滿足要求。而且，由于它的輸入電阻是PN結(jié)的反偏電阻，在高溫條件下工作時，PN結(jié)反向電流增大，反偏電阻的阻值明顯下降。與結(jié)型場效應(yīng)管不同，金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)管（MOSFET）的柵極與半導(dǎo)體之間隔有二氧化硅（SiO2）絕緣介質(zhì)，使柵極處于絕緣狀態(tài)（故又稱絕緣柵場效應(yīng)管），因而它的輸入電阻可高達1015W。它的另一個優(yōu)點是制造工藝簡單，適于制造大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路。

MOS管也有N溝道和P溝道之分，而且每一類又分為增強型和耗盡型兩種，二者的區(qū)別是增強型MOS管在柵-源電壓vGS=0時，漏-源極之間沒有導(dǎo)電溝道存在，即使加上電壓vDS（在一定的數(shù)值范圍內(nèi)），也沒有漏極電流產(chǎn)生（iD=0）。而耗盡型MOS管在vGS=0時，漏-源極間就有導(dǎo)電溝道存在。

4.3.1 N溝道增強型場效應(yīng)管

一、結(jié)構(gòu)

a) N溝道增強型MOS管結(jié)構(gòu)示意圖

(b) N溝道增強型MOS管代表符號??? (c) P溝道增強型MOS管代表符號

在一塊摻雜濃度較低的P型硅襯底上，用光刻、擴散工藝制作兩個高摻雜濃度的N+區(qū)，并用金屬鋁引出兩個電極，分別作漏極d和源極s。然后在半導(dǎo)體表面復(fù)蓋一層很薄的二氧化硅(SiO2)絕緣層，在漏-源極間的絕緣層上再裝上一個鋁電極,作為柵極g。另外在襯底上也引出一個電極B，這就構(gòu)成了一個N溝道增強型MOS管。顯然它的柵極與其它電極間是絕緣的。圖 1(a)、(b)分別是它的結(jié)構(gòu)示意圖和代表符號。代表符號中的箭頭方向表示由P(襯底)指向N(溝道)。P溝道增強型MOS管的箭頭方向與上述相反，如圖 1(c)所示。

二、工作原理

1．vGS對iD及溝道的控制作用

MOS管的源極和襯底通常是接在一起的(大多數(shù)管子在出廠前已連接好)。從圖1(a)可以看出，增強型MOS管的漏極d和源極s之間有兩個背靠背的PN結(jié)。當(dāng)柵-源電壓vGS=0時，即使加上漏-源電壓vDS，而且不論vDS的極性如何，總有一個PN結(jié)處于反偏狀態(tài)，漏-源極間沒有導(dǎo)電溝道，所以這時漏極電流iD≈0。

若在柵-源極間加上正向電壓，即vGS＞0，則柵極和襯底之間的SiO2絕緣層中便產(chǎn)生一個垂直于半導(dǎo)體表面的由柵極指向襯底的電場，這個電場能排斥空穴而吸引電子，因而使柵極附近的P型襯底中的空穴被排斥，剩下不能移動的受主離子(負離子)，形成耗盡層，同時P襯底中的電子（少子）被吸引到襯底表面。當(dāng)vGS數(shù)值較小，吸引電子的能力不強時，漏-源極之間仍無導(dǎo)電溝道出現(xiàn)，如圖1(b)所示。vGS增加時，吸引到P襯底表面層的電子就增多，當(dāng)vGS達到某一數(shù)值時，這些電子在柵極附近的P襯底表面便形成一個N型薄層，且與兩個N+區(qū)相連通，在漏-源極間形成N型導(dǎo)電溝道，其導(dǎo)電類型與P襯底相反，故又稱為反型層，如圖1(c)所示。vGS越大，作用于半導(dǎo)體表面的電場就越強，吸引到P襯底表面的電子就越多，導(dǎo)電溝道越厚，溝道電阻越小。我們把開始形成溝道時的柵-源極電壓稱為開啟電壓，用VT表示。

由上述分析可知，N溝道增強型MOS管在vGS＜VT時，不能形成導(dǎo)電溝道，管子處于截止?fàn)顟B(tài)。只有當(dāng)vGS≥VT時，才有溝道形成，此時在漏-源極間加上正向電壓vDS，才有漏極電流產(chǎn)生。而且vGS增大時，溝道變厚，溝道電阻減小，iD增大。這種必須在vGS≥VT時才能形成導(dǎo)電溝道的MOS管稱為增強型MOS管。

2．vDS對iD的影響

圖1

如圖2(a)所示，當(dāng)vGS>VT且為一確定值時，漏-源電壓vDS對導(dǎo)電溝道及電流iD的影響與結(jié)型場效應(yīng)管相似。漏極電流iD沿溝道產(chǎn)生的電壓降使溝道內(nèi)各點與柵極間的電壓不再相等，靠近源極一端的電壓最大，這里溝道最厚，而漏極一端電壓最小，其值為vGD=vGS - vDS，因而這里溝道最薄。但當(dāng)vDS較?。╲DS

隨著vDS的增大，靠近漏極的溝道越來越薄，當(dāng)vDS增加到使vGD=vGS-vDS=VT(或vDS=vGS-VT)時，溝道在漏極一端出現(xiàn)預(yù)夾斷，如圖2(b)所示。再繼續(xù)增大vDS，夾斷點將向源極方向移動，如圖2(c)所示。由于vDS的增加部分幾乎全部降落在夾斷區(qū)，故iD幾乎不隨vDS增大而增加，管子進入飽和區(qū)，iD幾乎僅由vGS決定。

三、特性曲線、電流方程及參數(shù)

1．特性曲線和電流方程

圖1

N溝道增強型MOS管的輸出特性曲線如圖1(a)所示。與結(jié)型場效應(yīng)管一樣,其輸出特性曲線也可分為可變電阻區(qū)、飽和區(qū)、截止區(qū)和擊穿區(qū)幾部分。轉(zhuǎn)移特性曲線如圖1(b)所示,由于場效應(yīng)管作放大器件使用時是工作在飽和區(qū)(恒流區(qū)),此時iD幾乎不隨vDS而變化,即不同的vDS所對應(yīng)的轉(zhuǎn)移特性曲線幾乎是重合的,所以可用vDS大于某一數(shù)值(vDS＞vGS-VT)后的一條轉(zhuǎn)移特性曲線代替飽和區(qū)的所有轉(zhuǎn)移特性曲線,與結(jié)型場效應(yīng)管相類似。在飽和區(qū)內(nèi),iD與vGS的近似關(guān)系式為

???? ????????????????????? ???????????????????? ?( vGS＞VT )???

式中IDO是vGS=2VT時的漏極電流iD。

2. 參數(shù)

MOS管的主要參數(shù)與結(jié)型場效應(yīng)管基本相同，只是增強型MOS管中不用夾斷電壓VP，而用開啟電壓VT表征管子的特性。

4.3.2 N溝道耗盡型場效應(yīng)管

圖1

　????

表? 1

結(jié)構(gòu)種類	工作方式	符?? 號	電壓極性		轉(zhuǎn)移特性 iD = f (vGS)	輸出特性 iD = f (vDS)
			VP或VT	VDS
N溝道 MOSFET	耗 盡 型		(-)	(+)
	增 強 型		(+)	(+)
P溝道 MOSFET	耗 盡 型		(+)	(-)
	增 強 型		(-)	(-)
P溝道 JFET	耗 盡 型		(+)	(-)
N溝道 JFET	耗 盡 型		(-)	(+)
P溝道 GaAs MESFET	耗 盡 型		(-)	(+)

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場效應(yīng)晶體管簡稱場效應(yīng)管。主要有兩種類型：結(jié)型場效應(yīng)管和金屬 - 氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管。由多數(shù)載流子參與導(dǎo)電，也稱為單極型晶體管。它屬于電壓控制型半導(dǎo)體器件。具有輸入電阻高（107～1015

2019-07-19 15:05:067570

絕緣柵場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)

絕緣柵場效應(yīng)管的種類較多，有PMOS、NMOS和VMOS功率管等，但目前應(yīng)用最多的是MOS管。MOS絕緣柵場效應(yīng)管也即金屬一氧化物一半導(dǎo)體場效應(yīng)管，通常用MOS表示，簡稱作MOS管。它具有比結(jié)型場效應(yīng)管更高的輸入阻抗（可達1012Ω以上），并且制造工藝比較簡單，使用靈活方便，非常有利于高度集成化。

2019-06-28 16:36:525594

場效應(yīng)管AO4354的特征

場效應(yīng)晶體管（Field Effect Transistor縮寫(FET)）簡稱場效應(yīng)管。主要有兩種類型（junction FET—JFET)和金屬 - 氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管（metal-oxide

2018-12-02 22:25:01387

學(xué)習(xí)場效應(yīng)管 這篇文章管夠

MOS管學(xué)名是場效應(yīng)管，是金屬-氧化物-半導(dǎo)體型場效應(yīng)管，屬于絕緣柵型，本文就結(jié)構(gòu)構(gòu)造、特點、實用電路等幾個方面用工程師的話簡單描述。

2018-07-21 10:20:4410692

一文詳解MOS管（構(gòu)造、特點、實用電路）

MOS管學(xué)名是場效應(yīng)管，是金屬-氧化物-半導(dǎo)體型場效應(yīng)管，屬于絕緣柵型。本文就結(jié)構(gòu)構(gòu)造、特點、實用電路等幾個

2018-05-28 16:20:4455048

如何防止絕緣柵型場效應(yīng)管擊穿

絕緣柵場效應(yīng)管的種類較多，有PMOS、NMOS和VMOS功率管等，但目前應(yīng)用最多的是MOS管。MOS絕緣柵場效應(yīng)管也即金屬一氧化物一半導(dǎo)體場效應(yīng)管，通常用MOS表示，簡稱作MOS管。它具有比結(jié)型場效應(yīng)管更高的輸入阻抗

2017-11-23 17:30:242662

半導(dǎo)體場效應(yīng)管相關(guān)知識的解析

本文詳細介紹了半導(dǎo)體場效應(yīng)管的相關(guān)知識。

2017-11-23 14:58:199

場效應(yīng)管的分類及金屬-氧化物-半導(dǎo)體（MOS）場效應(yīng)管的解析

本文介紹了場效應(yīng)管的分類及金屬-氧化物-半導(dǎo)體（MOS）場效應(yīng)管相關(guān)知識的詳解。

2017-11-22 19:54:1333

場效應(yīng)管型號大全

場效應(yīng)晶體管（Field Effect Transistor縮寫（FET））簡稱場效應(yīng)管。主要有兩種類型（junction FET—JFET）和金屬 - 氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管（metal-oxide

2017-10-25 14:11:2955476

場效應(yīng)管電路圖符號_結(jié)型場效應(yīng)管的符號_絕緣柵型場效應(yīng)管符號

場效應(yīng)晶體管（Field Effect Transistor縮寫（FET））簡稱場效應(yīng)管。主要有兩種類型（junction FET—JFET）和金屬 - 氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管（metal-oxide semiconductor FET，簡稱MOS-FET）。由多數(shù)載流子參與導(dǎo)電，也稱為單極型晶體管。

2017-08-01 17:39:4131524

MOS場效應(yīng)管的工作原理_場效應(yīng)管測量方法_場效應(yīng)管與三極管的區(qū)別

場效應(yīng)晶體管（Field Effect Transistor縮寫（FET））簡稱場效應(yīng)管。主要有兩種類型（junction FET—JFET）和金屬 - 氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管（metal-oxide semiconductor FET，簡稱MOS-FET）。

2017-07-23 10:43:1511691

場效應(yīng)管大全（工作原理,作用,特性,驅(qū)動電路,使用方法）

場效應(yīng)晶體管（Field Effect Transistor縮寫（FET））簡稱場效應(yīng)管。主要有兩種類型（junction FET—JFET）和金屬 - 氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管（metal-oxide

2017-07-07 10:45:5473785

場效應(yīng)管原理簡析，場效應(yīng)管的分類與參數(shù)

場效應(yīng)晶體管（Field Effect Transistor縮寫（FET））簡稱場效應(yīng)管。主要有兩種類型（junction FET—JFET）和金屬 - 氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管（metal-oxide semiconductor FET，簡稱MOS-FET）。由多數(shù)載流子參與導(dǎo)電，也稱為單極型晶體管。

2017-05-02 15:11:343928

場效應(yīng)管放大電路

模電課件，關(guān)于場效應(yīng)管放大電路的基本知識，簡單介紹場效應(yīng)管放大電路及其應(yīng)用

2015-12-31 17:40:4837

LDMOS和VDMOS

DMOS主要有兩種類型，垂直雙擴散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管VDMOSFET和橫向雙擴散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管LDMOSFET。

2011-12-01 11:15:0626986

場效應(yīng)管所有廠家的中英文對照表

在場效應(yīng)管對照表中，收編了美國、日本及歐洲等近百家半導(dǎo)體廠家生產(chǎn)的結(jié)型場效應(yīng)晶體管（JFET）、金屬氧化物半導(dǎo)體場次晶體管（MOSFET）、肖特基勢壘控制柵場效應(yīng)晶體管（S

2010-06-14 07:26:355617

VMOS場效應(yīng)管,VMOS場效應(yīng)管是什么意思

VMOS場效應(yīng)管,VMOS場效應(yīng)管是什么意思 VMOS場效應(yīng)管（VMOSFET）簡稱VMOS管或功率場效應(yīng)管，其全稱為V型槽MOS場效應(yīng)管。它是繼MOSFET之后新發(fā)展起

2010-03-05 15:44:533152

VMOS場效應(yīng)管,VMOS場效應(yīng)管是什么意思

VMOS場效應(yīng)管,VMOS場效應(yīng)管是什么意思 　　VMOS場效應(yīng)管（VMOSFET）簡稱VMOS管或功率場效應(yīng)管，其全稱為V型槽MOS場效應(yīng)

2010-03-04 09:51:031268

場效應(yīng)三極管及其放大電路

場效應(yīng)三極管及其放大電路場效應(yīng)管的分類；2. 結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）和金屬－氧化物－半導(dǎo)體場效應(yīng)管（MOSFET）的結(jié)構(gòu)、工作原理、輸出特性曲線和轉(zhuǎn)移特

2009-11-12 14:19:1886

場效應(yīng)管放大電路

場效應(yīng)管放大電路 1.場效應(yīng)管的小信號模型 　　已知場效應(yīng)管輸出特性表達式：

2009-11-09 15:59:192276

模擬電路網(wǎng)絡(luò)課件 第四十九節(jié):小功率整流濾波電路

模擬電路網(wǎng)絡(luò)課件 第四十九節(jié):小功率整流濾波電路 10.1  小功率整流濾波電路 整流電路的任務(wù)

2009-09-17 18:05:131678

模擬電路網(wǎng)絡(luò)課件 第三十九節(jié):對數(shù)和反對數(shù)運算

模擬電路網(wǎng)絡(luò)課件 第三十九節(jié):對數(shù)和反對數(shù)運算 8.3  對數(shù)和反對數(shù)運算 一、對數(shù)運算電路

2009-09-17 17:00:56945

模擬電路網(wǎng)絡(luò)課件 第二十一節(jié):場效應(yīng)管與BJT放大電路的比較

模擬電路網(wǎng)絡(luò)課件 第二十一節(jié):場效應(yīng)管與BJT放大電路的比較 場效應(yīng)管放大電路與BJT放大電路的性能比較

2009-09-17 11:01:491076

模擬電路網(wǎng)絡(luò)課件 第二十節(jié):場效應(yīng)管放大電路

模擬電路網(wǎng)絡(luò)課件 第二十節(jié):場效應(yīng)管放大電路 4.3 場效應(yīng)管放大電路 4.3.1 直流偏置電路及靜態(tài)分析 一、直流偏置電路

2009-09-17 10:57:132414

模擬電路網(wǎng)絡(luò)課件 第十八節(jié):砷化鎵金屬-半導(dǎo)體場效應(yīng)管

模擬電路網(wǎng)絡(luò)課件 第十八節(jié):砷化鎵金屬-半導(dǎo)體場效應(yīng)管 4.2 砷化鎵金屬-半導(dǎo)體場效應(yīng)管 砷化鎵（G

2009-09-17 10:43:251009

模擬電路網(wǎng)絡(luò)課件 第十七節(jié):結(jié)型場效應(yīng)管

模擬電路網(wǎng)絡(luò)課件 第十七節(jié):結(jié)型場效應(yīng)管 4.1 結(jié)型場效應(yīng)管 4.1.1 結(jié)型場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)與工作原理 一、結(jié)型場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)

2009-09-17 10:41:041871

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模擬電路網(wǎng)絡(luò)課件 第十六節(jié):多級放大電路 3.9 多級放大電路

2009-09-17 10:22:195237

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模擬電路網(wǎng)絡(luò)課件 第十二節(jié):放大電路的工作穩(wěn)定問題 3.5 放大電路的工作穩(wěn)定問題

2009-09-17 09:59:16591

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模擬電路網(wǎng)絡(luò)課件 第十節(jié):圖解分析法 3.3.1 靜態(tài)工作情況分析

2009-09-17 09:39:092283

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模擬電路網(wǎng)絡(luò)課件 第八節(jié):半導(dǎo)體BJT 3.1  半導(dǎo)體BJT

2009-09-17 09:31:202187

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模擬電路網(wǎng)絡(luò)課件 第七節(jié):特殊二極管 2.4 特殊二極管 2.4.1 齊納二極管 一、穩(wěn)壓管的結(jié)構(gòu)與特性

2009-09-17 09:23:28901

模擬電路網(wǎng)絡(luò)課件 第五節(jié):半導(dǎo)體二極管

模擬電路網(wǎng)絡(luò)課件 第五節(jié):半導(dǎo)體二極管 2.3 半導(dǎo)體二極管 2.3.1 半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu) 半導(dǎo)體二極管按

2009-09-17 09:12:24999

模擬電路網(wǎng)絡(luò)課件 第三節(jié):半導(dǎo)體的基本知識

模擬電路網(wǎng)絡(luò)課件 第三節(jié):半導(dǎo)體的基本知識 2.1 半導(dǎo)體的基本知識 2.1.1 半導(dǎo)體材料 導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間材料，我們稱之為

2009-09-17 09:05:151757

場效應(yīng)管的基本放大電路

場效應(yīng)管的基本放大電路 和半導(dǎo)體三極管一樣，場效應(yīng)管的電路也有三種接法即共源極電路、共漏極電路和共柵極電路。 1.共源極電路共源極電路除有

2009-08-22 15:58:207907

場效應(yīng)管SI2301BDS

場效應(yīng)管SI2301BDS場效應(yīng)管SI2301BDS 是Vishay Siliconix 的產(chǎn)品，它是一只P 溝道、150mW、0.8V（G-S）MOSFET 器件。MOSFET 的中文全稱是“金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管”

2009-04-25 09:05:385372

場效應(yīng)管ppt

1.4.1  結(jié)型場效應(yīng)管1.4.2  絕緣柵型場效應(yīng)管1.4.3  場效應(yīng)管的主要參數(shù)1.4.4  場效應(yīng)管與晶體管的比較場效應(yīng)半導(dǎo)體三極管是僅由一種載流子參與導(dǎo)電的半導(dǎo)

2008-07-16 12:52:16177

場效應(yīng)管的類型

這一節(jié)我們要了解場效應(yīng)管的分類，各種場效應(yīng)管的工作特點及根據(jù)特性曲線能判斷管子的類型。

2008-05-23 10:00:483962

MOS場效應(yīng)管

          MOS場效應(yīng)管即金屬-氧化物-半導(dǎo)體型場效應(yīng)管，英文縮寫為M

2006-04-16 23:41:35695

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