集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程 第一篇第3.4章(3)

1、集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程,第一篇 電子器件與電子電路基礎(chǔ),第三章 場效應(yīng)晶體管 及其電路分析,IGFETMetal-Oxide-Semiconductor (MOSFET),1.3.1 場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)特性與參數(shù),絕緣柵場效應(yīng)管(MOSEFT),NMOS增強(qiáng)型的結(jié)構(gòu)與電路符號(hào),2個(gè)N+加襯底P，加SiO2，再加鋁極。 MOS(Metal-Oxide-Semiconductor,場效應(yīng)管的柵極與其它電極絕緣,形成Source、Drain、Gate三極),NMOS結(jié)構(gòu),PMOS增強(qiáng)型的結(jié)構(gòu)與電路符號(hào),NMOS管工作原理,VGS=0, VDS較?。篤DS引起的電場不足在漏源之間形成導(dǎo)電溝道，管內(nèi)又無原始

2、的導(dǎo)電溝道(漏源間只是兩個(gè)“背向”串聯(lián)的PN結(jié))，所以d-s間呈現(xiàn)高阻,VGS0，且當(dāng)VGS增強(qiáng)到足夠大：d-s之間便開始形成導(dǎo)電溝道,襯底B通常與s極相連，VGS將在柵極與襯底之間產(chǎn)生一個(gè)垂直電場(方向?yàn)橛蓶艠O指向襯底)，它使漏-源之間的P型硅表面感應(yīng)出電子層(反型層)使兩個(gè)N+區(qū)連通，形成N型導(dǎo)電溝道。d、s間呈低阻，所以在VDS的作用下產(chǎn)生一定的漏極電流ID。VGS越大，導(dǎo)電溝道越厚，等效電阻越小，ID越大。開始形成導(dǎo)電溝道所需的最小柵-源電壓VGS稱為開啟電壓VGS(th)(習(xí)慣上常表示為VT),NMOS管工作原理,當(dāng)VGSVT，恒定，同時(shí)加上VDS，將產(chǎn)生漏-源電流ID；,由于溝道電

3、阻的存在，ID沿溝道方向所產(chǎn)生的電壓降使溝道上的電場產(chǎn)生不均勻分布；,VGD=VGS-VDS，溝道呈楔形分布。,NMOS管的導(dǎo)電機(jī)理1,NMOS管的導(dǎo)電機(jī)理2,伏安特性與電流方程,增強(qiáng)型NMOS管的轉(zhuǎn)移特性,IDO是VGS=2VT時(shí)的漏極電流,ID0,(VT),輸出特性(漏極特性),可變電阻區(qū) ：預(yù)夾斷之前,iD不僅受VGS的控制，而且隨DS增大而線性增大,模擬為受VGS控制的壓控電阻RDS,放大區(qū)（恒流區(qū)、飽和區(qū)）,逐步開始夾斷,iD主要受GS的控制，與DS幾乎無關(guān)，在DS較大的一個(gè)范圍內(nèi)，漏極電流iD將基本保持不變，表現(xiàn)為較好的恒流特性,截止區(qū),耗盡型MOSFET,制造過程人為地在柵極下方的SiO絕緣層中摻入了大量的K+(鉀)或Na+(鈉)正離子,VGS=0，靠正離子作用，使P型襯底表面感應(yīng)出N型反型層，將兩個(gè)N+區(qū)連通，形成原始的N型導(dǎo)電溝道,DS一定，外加正柵壓(GS0)，導(dǎo)電溝道變厚，溝道等效電阻下降，漏極電流iD增大；,外加負(fù)柵壓(GS0)時(shí)，溝道變薄，溝道電阻增大，iD減小。,GS負(fù)到某一定值V GS(off)(常以VP表示)，導(dǎo)電溝道消失，整個(gè)溝道被夾斷，iD0，管