模电第1,2章课件.ppt

* * 各类绝缘栅场效应三极管的特性曲线 绝缘栅场效应管 N 沟 道 增 强 型 P 沟 道 增 强 型 绝缘栅场效应管 N 沟 道 耗 尽 型 P 沟 道 耗 尽 型 结型场效应管 N 沟 道 耗 尽 型 P 沟 道 耗 尽 型 N沟道UDS为“＋”，P沟道UDS为“-” 增强型UGS与UDS极性相同，耗尽型UGS与UDS极性相反 结型场效应管可认为是耗尽型 场效应管工作电压极性 场效应管的主要参数 2. 夹断电压UGS,off 夹断电压是耗尽型FET的参数，当UGS=UGS,off 时,漏极电流为零。 3. 饱和漏极电流IDSS 耗尽型场效应三极管当UGS=0时所对应的漏极电流。 1. 开启电压UGS,th 开启电压是MOS增强型管的参数，栅源电压小于 开启电压的绝对值,场效应管不能导通。 1.直流参数 4. 直流输入电阻RGS 漏－源极短路时，栅－源间所加的恒定电压UGS与栅极电流之比称直流输入电阻RGS。 结型场效应管，RGS在108～1012Ω， 绝缘栅场效应管RGS在1010～1015Ω。 1.直流参数 场效应管的主要参数 1. 低频跨导gm 低频跨导反映了栅源压对漏极电流的控制作用 gm的求法: ① 图解法：gm实际就是转移特性曲线在工作点处的切线 斜率 ②解析法：如增强型MOS管存在ID=K(UGS-UGS,th)2 场效应管的主要参数 2.交流参数 2. 衬底跨导gm b 反映了衬底偏置电压对漏极电流ID的影响 ——跨导比 场效应管的主要参数 2.交流参数 3. 漏极电阻rds 反映了UDS对ID的影响，实际上是输出特性曲线上工作点切线斜率的倒数。rds一般几十～几百K? 4.导通电阻Ron 在恒阻区内 场效应管的主要参数 2.交流参数 5. 极间电容 Cgs—栅极与源极间电容 Cgd —栅极与漏极间电容 Cgb —栅极与衬底间电容Cds —漏极与源极间电容 Cbs —衬底与源极间电容 Cdb —漏极与衬底间电容 主要的极间电容有： 极间电容影响FET的高频特性，越小越好。 场效应管的主要参数 2.交流参数 1. 漏源击穿电压UDS，B 使沟道发生雪崩击穿，引起ID剧增时的UDS值。 2.栅源击穿电压UGS，B JFET：反向饱和电流剧增时的栅源电压 MOS：使SiO2绝缘层击穿的电压 3.极限参数 场效应管的主要参数 3.最大漏极耗散功率PDM 注意：使用时漏极耗散功率PD=iDuDSPDM 小 结 1. 场效应管种类很多，主要有结型和绝缘栅场效应管 结型有N沟道和P沟道两种， N沟道在UGS0下工作， P沟道在UGS0下工作 绝缘栅场效应管有N沟道增强型、 N沟道耗尽型、 P沟道增强型、P沟道耗尽型四种类型。增强型不存在原始导电沟道，UGS只在单一极性（或正或负）工作；而耗尽型存在原始沟道，UGS可正可负。 2. 场效应管是单极型电压控制器件，具有输入电阻高的特点，一般可达109?以上。 双极型和场效应型三极管的比较 双极型三极管 场效应管 结构 NPN PNP (C E 极不能倒置) 结型 N沟道 P沟道 MOS 增强型 N沟道 P沟道 耗尽型 N沟道 P沟道 (D S 可倒置) 载流子 多子扩散少子漂移 多子漂移 输入量 电流输入 电压输入 控制 CCCS VCCS 双极型和场效应型三极管的比较(续) P 基片 P P N+ N P 一 、集成电路工艺简介 以制造NPN管的工艺流程为例 隔离扩散 选择隔离槽 P型硅片 1. 平面工艺 氧化 光刻 隐埋层扩散 外延和氧化 SiO2 窗口 N+ P N+ N P+ P+ 隔离槽 隔离岛 2.6集成化元器件及其特点 P N+ N P+ P+ 2 电路元件制造工艺 基区扩散 选择基区 选择发射区 选择电极 引线窗口 选择要去 除的铝层 NPN 蒸铝 发射区扩散 P 基区 P N+ N P+ P+ P N+ N+ P N+ N P+ P+ P N+ N+ 铝引出电极 e b c 发射区 集成电路的封装 (b)圆壳式 (a)双列直插式 1. NPN晶体管 在P型硅片衬底上扩散N＋隐埋层，生长N型外延层，扩散P型基区，N ＋型发射区和集电区 隔离岛 隐埋层 扩散P型基区 二、集成化元器件 2. PNP晶体管 从隔离槽P＋上引出集电极，载流子沿晶体管断面 的垂直方向运动 1)纵向PNP管 优点： 制造方便 基区较NPN窄 特征频率高 输出电流大 缺点: 由于隔离的需要，C极必须接电路电源最低电位 常作射极跟随器 2)横向PNP管 发射极和集电极横向排列，载流子沿断面水平运动。 优点：