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上页 下页 返回 模拟电子技术基础 3.2 绝缘栅型场效应管 N沟道 IGFET 耗尽型 增强型 P沟道 N沟道 P沟道 绝缘栅型场效应管的类别 3.2.1 增强型MOS管 g s d N+ N+ SiO2保护层 Al b P 结构示意图 P N+ s g d N+ 以P型半导体作衬底 形成两个PN结 SiO2保护层 引出两个电极 引出两个电极 引出栅极 Al 从衬底引出电极 两边扩散两个高浓度的N区 SiO2保护层 P N+ s g d N+ Al 故又称为MOS管 管子组成 a. 金属 （Metal) b. 氧化物 (Oxide) c.半导体(Semiconductor) 1. 工作原理 电路连接图 P N+ s g d N+ – + + – (1) uGS =0 , uDS≠0 源极和漏极之间始终有一个PN结反偏，iD=0 P N+ s g N+ iD=0 d – + + – P N+ s g N+ iD=0 d – + + – (2) uGS 0 ,uDS =0 产生垂直向下的电场 P N+ s g N+ iD=0 g – + + – 电场排斥空穴 吸引电子 形成耗尽层 P N+ s g N+ iD=0 d – + + – 形成导电沟道 当uGS =UGS(th)时 出现反型层 P N+ s g N+ iD=0 d – + + – UGS(th)——开启电压 N沟道增强型MOS管，简称NMOS N沟道 P N+ S G N+ iD0 D – + + – uDS (d)沟道反型层呈楔形 (b) 沿沟道有电位梯度 (3) 当uGS UGS(th） ,uDS0时 (c) 绝缘层内不同点的电场强度不同,左高右低 (a) 漏极电流iD0 uDS增大，iD增大 a. uDS升高 沟道变窄 P N+ S G N+ iD0 D – + + – uDS 反型层变窄 b. 当uGD =uGS–uDS=UGS(th）时 P N+ S G N+ iD0 D – + + – uDS 沟道在漏极端夹断 (b) 管子预夹断 (a) iD达到最大值 c. 当uDS进一步增大 (a) iD达到最大值且恒定 P N+ S G N+ iD0 D – + + – uDS P N+ S G N+ D – + + – uDS 沟道夹断区延长 (b) 管子进入恒流区 增强型NMOS管工作原理动画演示 2．伏安特性与参数 a．输出特性 可 变 电 阻 区 放大区 截止区 输出特性曲线 2 4 0 6 10 20 (1) 可变电阻区 (a) uDS较小，沟道尚未夹断 (b) uDS ＜ uGS– |UGS(th)| (c) 管子相当于受uGS控制的电阻 各区的特点 可 变 电 阻 区 2 4 0 6 10 20 (2) 放大区(饱和区、恒流区) (a) 沟道预夹断 (c) iD几乎与uDS无关 (d) iD只受uGS的控制 (b) uDS uGS– |UGS(th)| 放大区 2 4 0 6 10 20 截止区 (a) uGS＜UGS(th) (3) 截止区 (b) 沟道完全夹断 (c) iD=0 2 4 0 6 10 20 管子工作于放大区时函数表达式 b．转移特性曲线 式中，K为与管子有关的参数。 O 转移特性曲线 [例] 图示为某一增强型NMOS管的转移特性。试求其相应的常数K值。 [解] 由图可知，该管的 UGS（th）= 2 V 当UGS = 8 V 时，ID = 2 mA 故 0 2 4 6 8 1 2 3.2.2 耗尽型MOS管 1. MOS管结构示意图 s g d N+ N+ SiO2 Al b 耗尽层 （导电沟道） 反型层 P 绝缘层中渗入了正离子 P N+ s d N+ ? ? ? ? ? ? ? ? 出现反型层 形成导电沟道 g 导电沟道增宽 a. 导电沟道变窄 b. 耗尽型MOS管可以在uGS为正或负下工作。 P N+ s d N+ ? ? ? ? ? ? ? ? + – g 上页 下页 返回 模拟电子技术基础