第7章 MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管ppt課件

1、第7章 MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管 MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管全稱是金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，簡(jiǎn)稱為MOSFETMetal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor。 7.1 MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管概述 7.1.1 MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu) MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的基本結(jié)構(gòu)通常是一個(gè)四端器件，其基本結(jié)構(gòu)如圖所示。 n 7.1.2 MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管工作原理n 如果在柵源之間加上電壓VGS，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)垂直于氧化物-半導(dǎo)體界面的電場(chǎng)，柵極下方的半導(dǎo)體一側(cè)表面會(huì)出現(xiàn)表面電荷。隨著柵極外加電壓的變化，表面電荷的數(shù)量隨之改變。 n 7.1.3 MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的分類n M

2、OS場(chǎng)效應(yīng)晶體管有增強(qiáng)型和耗盡型兩種。增強(qiáng)型 耗盡型 n 7.2 MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管特性n 7.2.1 MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管輸出特性n 輸出特性考慮的是當(dāng)MOS場(chǎng)效應(yīng)管開啟，在不同柵極電壓作用下，輸出漏極電流和漏源極間電壓的關(guān)系。 可變電阻區(qū)或非飽和區(qū)） 漏極電流ID出現(xiàn)飽和的趨勢(shì) 溝道在漏極一端出現(xiàn)預(yù)夾斷 管子進(jìn)入飽和區(qū) n溝道增強(qiáng)型MOS管的輸出特性曲線可分為可變電阻區(qū)、飽和區(qū)、截止區(qū)和擊穿區(qū)幾部分。 n溝增強(qiáng)型MOSFET輸出特性曲線 n 7.2.2 MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管轉(zhuǎn)移特性n 由于MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管輸入阻抗大，輸入回路電流可以忽略不計(jì)，因此我們通常分析輸出的漏極電流ID和輸入的柵源極間

3、電壓VGS的關(guān)系，也就是MOSFET的轉(zhuǎn)移特性，MOSFET的轉(zhuǎn)移特性反應(yīng)的是VGS對(duì)ID及溝道的控制作用。 n溝道增強(qiáng)型MOSFET轉(zhuǎn)移特性曲線 gm與VDS、VGS的關(guān)系 n 7.2.3 MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管閾值電壓n1. 閾值反型點(diǎn)n2. 耗盡層厚度n3. 平帶電壓n4. 閾值電壓n5. 影響閾值電壓的因素n 1金屬柵極）-半導(dǎo)體功函數(shù)差fmsn 2柵氧化層電荷密度Qoxn 3柵氧化層厚度tox及材料n 4襯底摻雜濃度n 5） 短溝道效應(yīng)和窄溝道效應(yīng) n 7.2.4 MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管電容-電壓特性n MOS電容結(jié)構(gòu)指的是MOS場(chǎng)效應(yīng)管柵極及其下方的氧化層和半導(dǎo)體表面，這三層材料所形成的類

4、似三明治的結(jié)構(gòu)這種M-O-S結(jié)構(gòu)又稱為MOS電容器。n MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的電容定義為 ： MOS電容結(jié)構(gòu) 耗盡模式下的電容等效電路 n 7.2.5 MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管頻率特性n 1. 小信號(hào)等效電路MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的小信號(hào)等效電路 共源連接n溝道MOSFET小信號(hào)等效電路 2. 截止頻率 MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管有兩個(gè)頻率限制因素，一個(gè)是柵電容充電時(shí)間，另一個(gè)是溝道輸運(yùn)時(shí)間。在高頻條件下，MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的極間電容不可忽略。 共源n溝道MOSFET高頻小信號(hào)等效電路 n 7.2.6 MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管開關(guān)特性n MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的開關(guān)特點(diǎn)是：n電壓控制；n導(dǎo)通類型是電阻型，殘余電壓為0；n在保證襯底和漏、源之間P-N結(jié)不正向偏置的前提下，給襯 底加