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第二十九讲场效应晶体管

1.6.1N沟道增强型绝缘栅场效应管1.6绝缘栅场效应管SiO2结构示意图P型硅衬底源极S栅极G漏极D衬底引线BN+N+DBSG符号1.结构和符号第1章1.6

SiO2结构示意图P型硅衬底耗尽层衬底引线BN+N+SGDUDSID=0D与S之间是两个PN结反向串联，无论D与S之间加什么极性的电压，漏极电流均接近于零。2.工作原理(1)UGS=0第1章1.6

P型硅衬底N++BSGD。耗尽层ID=0(2)0UGSUGS(th)由柵极指向衬底方向的电场使空穴向下移动,电子向上移动,在P型硅衬底的上表面形成耗尽层。仍然没有漏极电流。UGSN+N+第1章1.6UDS

P型硅衬底N++BSGD。UDS耗尽层ID栅极下P型半导体表面形成N型导电沟道，当D、S加上正向电压后可产生漏极电流ID。(3)UGSUGS(th)N型导电沟道N+N+第1章1.6UGS

4321051015UGS=5V6V4V3V2VID/mAUDS=10V增强型NMOS管的特性曲线0123线性放大区可变电阻区246UGS/V3.特性曲线UGs(th)输出特性转移特性UDS/V第1章1.6ID/mA

结构示意图1.6.2N沟道耗尽型绝缘栅场效应管P型硅衬底源极S漏极D栅极G衬底引线B耗尽层1.结构特点和工作原理N+N+正离子N型沟道SiO2DBSG符号制造时，在二氧化硅绝缘层中掺入大量的正离子。第1章1.6

432104812UGS=1V–2V–3V输出特性转移特性耗尽型NMOS管的特性曲线1230V–1012–1–2–3UGS/V2.特性曲线?ID?UGSUGs(off)UDS/VUDS=10V第1章1.6ID/mAID/mA

N型硅衬底N++BSGD。耗尽层PMOS管结构示意图P沟道1.6.3P沟道绝缘栅场效应管（PMOS）PMOS管与NMOS管互为对偶关系，使用时UGS、UDS的极性也与NMOS管相反。P+P+第1章1.6UGSUDSID

1.P沟道增强型绝缘栅场效应管开启电压UGS(th)为负值，UGSUGS(th)时导通。SGDB符号ID/mAUGS/V0UGS(th)转移特性2.P沟道耗尽型绝缘栅场效应管DBSG符号ID/mAUGS/V0UGS(off)转移特性夹断电压UGS(off)为正值，UGSUGS(off)时关断。第1章1.6

在UDS=0时，栅源电压与栅极电流的比值，其值很高。1.6.4绝缘栅场效应管的主要参数1.开启电压UGS(th)指在一定的UDS下，开始出现漏极电流所需的栅源电压。它是增强型MOS管的参数，NMOS为正，PMOS为负。2.夹断电压UGS(off)指在一定的UDS下，使漏极电流近似等于零时所需的栅源电压。是耗尽型MOS管的参数，NMOS管是负值，PMOS管是正值。3.直流输入电阻RGS（DC）4.低频跨导gmUDS为常数时，漏极电流的微变量与引起这个变化的栅源电压的微变量之比称为跨导,即第1章1.6

另外，漏源极间的击穿电压U(BR)DS、栅源极间的击穿电压U(BR)GS以及漏极最大耗散功率PDM是管子的极限参数，使用时不可超过。gm=?ID/?UGS?UGS=常数跨导是衡量场效应管栅源电压对漏极电流控制能力的一个重要参数。第1章1.6

场效应管放大电路2.8.1场效应管共源极放大电路分压式自偏压共源极放大电路+VDDRDC1C2RLuoRG2RS+CS++uiRG1RGSGDRG1VG=VDDRG2RG2+1.静态分析UGS=VG–VS=RG1VDDRG2RG2+–IDRSID=VG–UGSRS当VGUGS时,IDVGRS~~UDS=VDD–ID(RD+RS)第2章2.8

2.动态分析(1)场效应管的小信号简化模型由场效应管的特性曲线可知，当信号幅度较小时，跨导gm可视为常数,因而可用一个线性的电压控制电流源来等效代替场效应管,即是场效应管的小信号简化模型。SDGugsgmugsidud