绝缘栅

讲堂图解绝缘栅型场效应管

发布时间:2022/4/13 12:29:15   

增强型:VGS=0时,漏源之间没有导电沟道,在VDS作用下无iD。

耗尽型:VGS=0时,漏源之间有导电沟道,在VDS作用下iD。

1、结构和符号(以N沟道增强型为例)

在一块浓度较低的P型硅上扩散两个浓度较高的N型区作为漏极和源极,半导体表面覆盖二氧化硅绝缘层并引出一个电极作为栅极。

其他MOS管符号

2、工作原理(以N沟道增强型为例)

(1)VGS=0时,不管VDS极性如何,其中总有一个PN结反偏,所以不存在导电沟道。

VGS=0,ID=0

VGS必须大于0

管子才能工作。

(2)VGS0时,在Sio2介质中产生一个垂直于半导体表面的电场,排斥P区多子空穴而吸引少子电子。当VGS达到一定值时P区表面将形成反型层把两侧的N区沟通,形成导电沟道。

VGS0→g吸引电子→反型层→导电沟道

VGS↑→反型层变厚→VDS↑→ID↑

(3)VGS≥VT时而VDS较小时:

VDS↑→ID↑

VT:开启电压,在VDS作

用下开始导电时的VGS°

VT=VGS—VDS

(4)VGS0且VDS增大到一定值后,靠近漏极的沟道被夹断,形成夹断区。

VDS↑→ID不变

3、特性曲线(以N沟道增强型为例)

场效应管的转移特性曲线动画

4、其它类型MOS管

(1)N沟道耗尽型:制造时在栅极绝缘层中掺有大量的正离子,所以即使在VGS=0时,由于正离子的作用,两个N区之间存在导电沟道(类似结型场效应管)。

(2)P沟道增强型:VGS=0时,ID=0开启电压小于零,所以只有当VGS0时管子才能工作。

(3)P沟道耗尽型:制造时在栅极绝缘层中掺有大量的负离子,所以即使在VGS=0时,由于负离子的作用,两个P区之间存在导电沟道(类似结型场效应管)。

5、场效应管的主要参数

(1)开启电压VT:在VDS为一固定数值时,能产生ID所需要的最小

VGS

值。(增强)

(2)夹断电压VP:在VDS为一固定数值时,使ID对应一微小电流时的

VGS

值。(耗尽)

(3)饱和漏极电流IDSS:在VGS=0时,管子发生预夹断时的漏极电流。(耗尽)

(4)极间电容:漏源电容CDS约为0.1~1pF,栅源电容CGS和栅漏极电容CGD约为1~3pF。

(5)低频跨导gm:表示VGS对iD的控制作用。

在转移特性曲线上,gm是曲线在某点上的斜率,也可由iD的表达式求导得出,单位为S或mS。

(6)最大漏极电流IDM

(7)最大漏极耗散功率PDM

(8)漏源击穿电压V(BR)DS栅源击穿电压V(BR)GS

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