单极型三极管

单极型三极管2.2　单极型半导体三极管引　言2.2.2结型场效应管2.2.3场效应管的主要参数2.2.1MOS场效应管第2章　半导体三极管引言单极型三极管又叫场效应管FET(FieldEffectTransistor)场效应管特点：1.单极性器件(一种载流子导电)3.噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强、寿命长。2.输入电阻高(1071015，IGFET可高达1015)第2章　半导体三极管场效应管的分类：1.结型场效应管JFET(JunctionFieldEffectTransistor)2.金属－氧化物－半导体场效应管（M...

2.2　单极型半导体三极管引　言2.2.2结型场效应管2.2.3场效应管的主要参数2.2.1MOS场效应管第2章　半导体三极管引言单极型三极管又叫场效应管FET(FieldEffectTransistor)场效应管特点：1.单极性器件(一种载流子导电)3.噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强、寿命长。2.输入电阻高(1071015，IGFET可高达1015)第2章　半导体三极管场效应管的分类：1.结型场效应管JFET(JunctionFieldEffectTransistor)2.金属－氧化物－半导体场效应管（MOSFET)MOS场效应管的特点：1.制造工艺简单、占用芯片面积小、特性便于控制。2.成品率高、成本低、功耗小。3.广泛应用在大规模和超大规模集成电路的制造。MOS场效应管的分类：增强型N沟道P沟道耗尽型N沟道P沟道第2章　半导体三极管一、增强型N沟道MOSFET(MentalOxideSemi—FET)2.2.1MOS场效应管1.结构与符号P型衬底(掺杂浓度低)用扩散的方法制作两个N区在硅片表面生一层薄SiO2绝缘层用金属铝引出源极S和漏极D在绝缘层上喷金属铝引出栅极GS—源极SourceG—栅极GateD—漏极DrainMOSFET结构第2章　半导体三极管衬底引线B（在管中已与S相连）G与D、S之间无电接触故叫绝缘栅极衬底B的箭头表示PN结加正偏时的电流方向2.工作原理和转移特性曲线1)工作原理uGS对导电沟道的影响(uDS=0)a.当UGS=0，DS间为两个背对背的PN结；b.当0<UGS<UGS(th)(开启电压)时，GP间的垂直电场吸引P区中电子而排斥空穴，少子电子在衬底表面形成离子区(耗尽层)；c.当uGSUGS(th)时，衬底中电子被吸引到表面，形成导电沟道。uGS越大沟道越厚。反型层(沟道)第2章　半导体三极管D、S加正电压，形成S到D的电子运动，形成漏电流（在N型导电沟道中)UGS(th)(开启电压)是形成N型导电沟道的栅源电压UDS=10VUGS(th)当uGS>UGS(th)时，增强型N沟道MOS场效应管的转移特性的近似表达式uGS=2UGS(th)时的iD值开启电压O当DS间加的正向电位UDS足够大时，iD将随UGS的大小而变。形成的转移特性曲线如右图1、uGS≤UGS(th)没有导电沟道，iD＝0。2、uGS＞UGS(th)形成导电沟道，产生iD3、uGS增大，反型层变厚，沟道电阻减小iD跟随增加。4、uDS>uGS－UGS(th)后，uDS对iD的影响可忽略，转移特性曲线基本重合2）转移特性曲线第2章　半导体三极管1)uDS对沟道的影响(uGS>UGS(th))预夹断(UGD=UGS(th))：漏极附近反型层消失。预夹断发生之前：uDSiD。预夹断发生之后：uDSiD不变。MOS工作原理第2章　半导体三极管3.输出特性曲线－描述以uGS为参变量时iD与uDS之间的关系曲线1、uDS增加，使靠近漏极端的沟道厚度变薄。uDS较小时，沟道变化不大基本均匀，沟道电阻基本固定。iD随uDS的增加而线性增加。2、uDS增加到uDS≥UGS－UGS(th)时，漏极附近的反型层消失（沟道夹断）。3、uDS继续增加，夹断点向源极扩展。4、沟道夹断后，iD几乎不随uDS变化而趋于饱和。2）输出特性曲线1、可变电阻区（非饱和区）：uDS较小时，uDS<uGSUGS(th)。当uGS一定时，iD与uDS成线性关系，uDSiD。直到预夹断直线斜率受uGS的控制。2、饱和(放大区)：UDS>uGSUGS(th)。曲线近似为一族平行于uDS轴的直线，iD仅受uGS的控制而与uDS基本无关。uDS，iD不变3、截止区：uGSUGS(th)，全夹断，沟道消失，iD=0，管子处于截止状态。截止区饱和区可变电阻区恒流区放大区O第2章　半导体三极管定义：以uGS为参变量时漏极电流iD与漏极电压uDS之间的曲线。输出特性曲线分三个区：uGSUGS(th)二、耗尽型N沟道MOSFETSio2绝缘层中掺入正离子在uGS=0时已形成沟道；在DS间加正电压时形成iD。输出特性转移特性IDSSUGS(off)夹断电压饱和漏极电流由转移曲线，当uGSUGS(off)时，O第2章　半导体三极管当uGS由零值正向增加时，反型层加厚，导电能力加强，iD更大。当uGS由零值负向增加时，反型层变薄，导电能力减弱，iD减小。直到反型层消失，iD＝0。饱和漏极电流IDSS:是当uGS＝0时，uDS为正，形成的iD。夹断电压：使反型层消失的栅源电压。用UGS(off)表示。三、P沟道MOSFET增强型耗尽型第2章　半导体三极管以N型半导体硅为衬底以N型半导体硅为衬底两个P+区作为S、D极两个P+区作为S、D极uGS、uDS的极性与NMOS管相反，为负值。uGS、uDS的极性与NMOS管相反，为负值。衬底在管内一般已与源极相连衬底在管内一般已与源极相连2.2.2结型场效应管1.结构与符号JFET结构N沟道JFETP沟道JFET第2章　半导体三极管以N型单晶硅为导电沟道以P型单晶硅为导电沟道两侧形成高掺杂浓度的P＋区，并形成两个PN结。两侧形成高掺杂浓度的N＋区，并形成两个PN结。两个P区连在一起，形成栅极。两个N区连在一起，形成栅极。两端引出电极S、D。两端引出电极S、D。2.工作原理预夹断当uGS继续负向增加，预夹断点下移，直至iD＝0。此时uGS=UGS(off)；UGS(off)为夹断电压3.转移特性和输出特性UGS(off)当UGS(off)uGS0时,iD与uGS的关系式：JFET工作原理OO第2章　半导体三极管要求两个PN结反向偏置uGS0，uDS>0沟道呈楔型uGS为负，PN结加宽，沟道变窄，沟道电阻增大，iD减小。uGS负向增大，沟道变窄，耗尽层刚相碰时称预夹断。IDSS为UGS=0时的漏极饱和电流N沟道增强型P沟道增强型N沟道耗尽型P沟道耗尽型IDSSN沟道结型P沟道结型FET符号、特性的比较第2章　半导体三极管2.2.3场效应管的主要参数开启电压UGS(th)(增强型)夹断电压UGS(off)(耗尽型)指uDS=某值，使漏极电流iD为某一小电流时的uGS值。UGS(th)2.饱和漏极电流IDSS耗尽型场效应管，当uGS=0时所对应的漏极电流。3.直流输入电阻RGS　　指漏源间短路时，栅、源间加反向电压呈现的直流电阻。JFET：RGS>107MOSFET：RGS=1091015第2章　半导体三极管4.低频跨导gm反映了uGS对iD的控制能力，单位S(西门子)。一般为几毫西(mS)PDM=uDSiD，受温度限制。5.漏源动态电阻rds6.最大漏极功耗PDMO第2章　半导体三极管

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