第二章 半导体器件第二 半导体器件.pptVIP

对导电沟道的影响 （1） 2、工作原理 对导电沟道的影响 （1） 2、工作原理（1）uGS的作用 当 时，漏-源之间是两只背向的PN结，不存在导电沟道，因此无论有无，均无漏极电流。 当 时，由于SiO2的存在，栅极电流为零。但会排斥P衬底中的多子空穴而吸引少子自由电子，当所加的电压足够大时，就会形成一个N型薄层，称为反型层，这个反型层构成了漏-源之间的导电沟道。刚形成反型层(即导电沟道)时所加的称为开启电压，越大，反型层越厚，导电沟道越宽，产生的漏极电流将越大。 （2）uDS将使导电沟道不均匀并产生预夹断 与结型场效应管相类似，uDS的存在使漏-源之间的电位产生差别而使导电沟道变得不均匀，当加到使时，出现预夹断，不再随的增加而增加。的大小取决于导电沟道的宽窄，所以是由决定的。 对导电沟道的影响 （2） 将使导电沟道不均匀并产生预夹断 3、 N沟道增强型MOS管的特性曲线 N沟道增强型MOS管的特性曲线也分转移特性和输出特性两条。如图所示。 图 N 沟道增强型MOS管的特性曲线 4、 N沟道耗尽型MOS管 N沟道耗尽型MOS管与增强型MOS管的差别只在于在制造MOS管时，在SiO2绝缘层中掺入大量正离子，因此，当时，在正离子的作用下，P衬底中已经形成了N型反型层，所以，当大于或等于甚至小于零时，均有导电沟道存在，因此只要在漏-源之间加电压，就会产生漏极电流。只当时，导电沟道才会消失，此时也称为全夹断。 耗尽型MOS管的结构示意及符号如图所示。 图 N沟道耗尽型MOS管结构示意及符号 5、场效应管举例 例2.6 已知场效应管的输出特性曲线如图（a）所示，画出它的恒流区的转移特性曲线。 5、场效应管举例 解：过 某一确定值做垂线，这里以15V为例，如图（b），读出它与各输出特性的交点 的值，建立 坐标系，即可做出转移特性线。如图（c）所示。 5、场效应管举例 例2.7电路如图所示，T的输出特性如例2.7图（a）所示，试分析当 =4V、8V、12V三种情况下场效应管分别工作在什么区域。 5、场效应管举例解： 当 =4V时， ，VT截止； 当 =8V时， 所以此时VT工作在恒流区； 当 =12V时，由于 ，VT工作在可变电阻区。 1. 输入电阻RGS 结型场效应三极管，反偏时RGS约大于107；绝缘栅型场效应三极管, RGS约是109～1015。 2. 低频跨导gm 低频跨导反映了栅压对漏极电流的控制作用， gm可以在转 移特性曲线上求取，单位是mS (毫西门子)。 3.最大漏极功耗PDM 最大漏极功耗可由PDM= VDS ID决定，与双极型 三极管的PCM相当。 四、场效应管的主要参数 5.最高工作频率 场效应管的三个极间均存在极间电容，在高频电路中应考虑极间电容的影响。管子的最高工作频率是综合考虑了三个电容的影响而确定的工作频率的上限值。 4. 饱和漏极电流IDSS 耗尽型场效应三极管, 当VGS=0时所对应的漏极电流。 四、场效应管的主要参数 五、场效应管与晶体三极管的比较 （1）场效应管是通过栅源电压UGS控制漏极电流Id，称为电压控制器件；晶体管是利用基极电流Ib来控制集电极电流Ic，属于电流控制器件。 （2）场效应管中只有一种载流子（多子）参与导电，而晶体管中多子和少子同时参与导电，少子的数目主要取决于本征激发，受温度、辐射等因素的影响较大，所以场效应管的温度稳定性好，抗辐射能力强。因此在条件变化比较大的场合应选用场效应管。 （3）场效应管的输入电阻很大，晶体管的输入电阻较小。 （4）场效应管的跨导值g较小，而晶体管的β值比较大，在相同情况下晶体管的放大能力优于场效应管。 （5）场效应管和晶体管均可用于放大电路和开关电路，构成相应的集成电路。但场效应管的集成工艺较简单，且功耗小，电源电压工作范围宽，更广泛的特别应用于大规模和超大规模集成电路。 本章小结 1.半导体中有自由电子和空穴两种载流子。PN结的主要特性是单向导电性。 2.二极管是一种非线性电子器件，基本结构是PN结。为了分析计算电路的方便，电路中通常近似为理想二极管或恒压降二极管；二极管的主要应用于整流、限幅、开关等电路；稳压二极管和发光二极管是较常用的特殊二极管；稳压二极管工作在反向击穿状态；发光二极管工作在正向导通状态。 3.晶体管的结构特点使之在满足外部