3、MOS管资料.ppt

第四章场效应管及其基本放大电路场效应管一.结型场效应管精选课件栅-源电压对导电沟道宽度的控制作用漏-源电压对漏极电流的影响夹断电压g-s电压控制d-s的等效电阻----------MOSFET
MetalOxideSemi-conductionFieldEffectTransistor，是构成VLSI的基本元件。
精选课件uGS增大，反型层（导电沟道）将变厚变长。当反型层将两个N区相接时，形成导电沟道。

1、P型半导体

2、半导体表面安装一平行金属板

4、形成反型层
在P型半导体上面的金属栅上加由负到正的电压时，就可得到三种偏置状态：积累(accumulation)、耗尽(depletion)、反型(inversion)。积累时硅中多数载流子堆积在硅与二氧化硅界面，耗尽状态时界面不存在载流子，反型时是少数载流子堆积在界面，并使p型半导体n型化。反型成为有效沟道时称为强反型，
Vgs1、阈值电压（开启电压）
——形成强反型状态时的栅极电压称为阈值电压
阈值电压VT是MOS晶体管的一个重要的电参数，也是在制造工
艺中的重要控制参数。VT的大小以及一致性对电路乃至集成系统
的性能具有决定性的影响。
影响MOS晶的阈值电压VT的因素:介质的二氧化硅(栅氧化层)中的电荷以及电荷的性质；衬底的掺杂浓度;栅氧化层厚度tOX；栅材料与硅衬底的功函数差。
（铝栅的ΦMS为-0.3V，硅栅为+0.8V。所以硅栅NMOS器件相对于铝栅NMOS器件容易获得增强型器件）
没有形成反型层，即源和漏之间无导电沟道。设Vgs保持不变。
（1）当Vds=0时，S、D之间没有电流Ids=0，晶体管截止。Vgs>Vtn沟道刚好夹断，（3）当Vds>Vgs-Vtn时，即Vgs-Vtn<Vds,衬底漏道端的栅衬电压不足以行成反型层，沟道夹断。
沟道上的电压降（Vgs-Vtn）基本保持不变，由于沟道电阻Rc正比于沟道长度L，而Leff=L-L变化不大，Rc基本不变。所以，Ids=(Vgs-Vtn)/Rc不变，即电流Ids基本保持不变，出现恒流现象。

（4）当Vds增大到一定极限时，由于电压过高，晶体管被雪崩击穿，电流急剧增加。使用MOSFET中的注意事项:
1、NMOS管的I~V特性
推导NMOS管的电流——电压关系式：（1）线性区：Vgs-Vtn>Vds
设：Vds沿沟道区线性分布
则：沟道平均电压等于Vds/2
由电磁场理论可知：Qc=ɛoɛoxEgWL
其中：

tox为栅氧厚度
ɛo为真空介电常数ɛox为二氧化硅的介电常数
W为栅的宽度L为栅的长度

令：Cox=(ɛoɛox)/tox单位面积栅电容
K=Coxn工艺因子
βn=K(W/L)导电因子
则：Ids=βn[(Vgs-Vtn)-Vds/2]Vds
——线性区的电压-电流方程
当工艺一定时，K一定，βn与（W/L）有关。电子的平
均传输时间∝L²。（2）恒流区：Vgs-Vtn<Vds

Vgs-Vtn不变，Vds增加的电压主要降在△L上，由于△LL，电子移动速度主要由反型区的漂移运动决定。所以，将以Vgs-Vtn取代线性区电流公式中的Vds得到恒流区的电流—电压表达式：
（3）截止区：Vgs-Vtn≤0Ids=0
（4）击穿区：电流突然增大，晶体管不能正常工作。

转移特性曲线

2、PMOS管I~V特性
电流-电压表达式：
线性区：Isd=βp|Vds|(|Vgs|-|Vtp|-|Vds|/2)
饱和区：Isd=(βp/2)(|Vgs|-|Vtp|)²

MOS管版图
3.场效应管的分类工作在恒流区时g-s、d-s间的电压极性（1）N沟增强：

耗尽型NMOS管（C）P沟增强:

（d）P沟耗尽:

精选课件三、场效应管静态工作点的设置方法由正电源获得负偏压
称为自给偏压3.分压式偏置电路四、场效应管放大电路的动态分析2.基本共源放大电路的动态分析3.基本共漏放大电路的动态分析基本共漏放大电路输出电阻的分析精选课件栅极电阻Rg3用于提高电路的输入电阻Ri