1金屬-氧化物-半導(dǎo)體mos場效應(yīng)管

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1、5場效應(yīng)管放大電路5.1金屬-氧化物-半導(dǎo)體（MOS）場效應(yīng)管5.3結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）5.2MOSFET放大電路Metal-Oxide-SemiconductorFieldEffectTransistor5.1金屬-氧化物-半導(dǎo)體（MOS）場效應(yīng)管5.1.1N溝道增強(qiáng)型MOSFET5.1.2N溝道耗盡型MOSFET5.1.1N溝道增強(qiáng)型MOSFET剖面圖1.結(jié)構(gòu)（N溝道）符號漏極金屬柵極源極高摻雜N區(qū)dgsP型硅襯底N+N+SIO2絕緣層由于柵極是絕緣的，柵極電流幾乎為零，輸入電阻很高，最高可達(dá)101

2、4?。稱絕緣柵型場效應(yīng)管。L：溝道長度W：溝道寬度tox：絕緣層厚度通常W>L2.工作原理當(dāng)vGS=0時(shí)，d、s間沒有導(dǎo)電溝道，iD=0漏極柵極源極dgsP型硅襯底N+N+當(dāng)vGS>0時(shí)，P型襯底中的電子受到電場力的吸引到達(dá)表層，填補(bǔ)空穴形成負(fù)離子的耗盡層；VGGP型硅襯底N+N+dgs----+-vGS耗盡層N溝道當(dāng)vGS=VT時(shí)，在表面形成一個(gè)N型層，稱反型層，即勾通源區(qū)和漏區(qū)的N型導(dǎo)電溝道，將D-S連接起來。vGS愈高，導(dǎo)電溝道愈寬。溝道電阻越小，漏極電流愈大。P型硅襯底N+VGGs–g+N+d–+V

3、DD在一定的vDS下漏極電流iD的大小與柵源電壓vGS有關(guān)。所以，場效應(yīng)管是一種電壓控制電流的器件。在一定的漏–源電壓vDS下，開始導(dǎo)通的臨界柵源電壓VT稱為開啟電壓。N溝道綜上分析可知溝道中只有一種類型的載流子參與導(dǎo)電，所以場效應(yīng)管也稱為單極型三極管。MOSFET是電壓控制電流器件，iD受vGS控制。MOSFET柵極與溝道間是絕緣的，因此iG?0，輸入電阻很高。3.V-I特性曲線及大信號特性方程（1）輸出特性及大信號特性方程iD/mAvDS/VoVGS=1VVGS=2VVGS=3VVGS=4V輸出特性曲

4、線可變電阻區(qū)截止區(qū)①截止區(qū)當(dāng)vGS＜VT時(shí)，導(dǎo)電溝道尚未形成，iD＝0，為截止工作狀態(tài)。②可變電阻區(qū)當(dāng)vGS>VT，vDS<（vGS－VT）時(shí)FET是一個(gè)受vGS控制的可變電阻③飽和區(qū)（又稱恒流區(qū)、放大區(qū)）條件：vGS≥VT，且vDS≥（vGS－VT）飽和區(qū)id與vds無關(guān)id只受vgs控制：（2）轉(zhuǎn)移特性可以從轉(zhuǎn)移特性上，確定參數(shù)VTV-I特性方程：5.1.2N溝道耗盡型MOSFET1.結(jié)構(gòu)和工作原理（N溝道）二氧化硅絕緣層中摻有大量的正離子可以在正或負(fù)的柵源電壓下工作(2)耗盡型N溝道MOS管的特性曲線

5、夾斷電壓耗盡型的MOS管vGS=0時(shí)就有導(dǎo)電溝道，加反向電壓到一定值時(shí)才能夾斷。VpvGS=0輸出特性曲線vGS<0iD/mAvDSvGS>0O16201248121648IDSS轉(zhuǎn)移特性曲線OiD/mAvGS/V-1-2-348121612UDS=常數(shù)耗盡型GSDGSD增強(qiáng)型N溝道P溝道GSDGSDN溝道P溝道G、S之間加一定電壓才形成導(dǎo)電溝道在制造時(shí)就具有原始導(dǎo)電溝道5.1.5MOSFET的主要參數(shù)一、直流參數(shù)1.開啟電壓VT（增強(qiáng)型參數(shù)）2.夾斷電壓VP（耗盡型參數(shù)）3.飽和漏電流IDSS（耗盡型參數(shù)

6、vGS=0時(shí)的id）低頻互導(dǎo)考慮到則跨導(dǎo)gm是衡量FET放大能力的重要參數(shù)，等效于BJT中的β值。互導(dǎo)的計(jì)算公式：二、交流參數(shù)5.2MOSFET放大電路5.2.1MOSFET放大電路1.直流偏置及靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算2.圖解分析3.小信號模型分析5.2.1MOSFET放大電路1.直流偏置及靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算直流通路共源極放大電路（1）簡單的共源極放大電路（N溝道）驗(yàn)證是否滿足如果滿足，工作在飽和區(qū)；如果不滿足，工作在可變電阻區(qū)；VDS≈0（2）如果滿足VGS>VT，則計(jì)算（1）計(jì)算VGS（3）（4）如果VGS

7、T，則工作在截止區(qū)假設(shè)工作在飽和區(qū)滿足假設(shè)成立，結(jié)果即為所求。解：例：設(shè)Rg1=60k?，Rg2=40k?，Rd=15k?，試計(jì)算電路的靜態(tài)漏極電流IDQ和漏源電壓VDSQ。VDD=5V，VT=1V，（2）帶源極電阻的NMOS共源極放大電路飽和區(qū)需要驗(yàn)證是否滿足2.圖解分析2.小信號模型分析（1）模型輸入電阻rgs=∞簡化模型（2）放大電路分析s小信號等效電路共源極放大器設(shè)直流分析已求得：則s交流參數(shù)計(jì)算：源電壓倍數(shù)：共漏例題：共漏極電路若R>>1/gmrds→∞itvtRo’5.3結(jié)型場效應(yīng)管5.3.1J

8、FET的結(jié)構(gòu)和工作原理5.3.2JFET的特性曲線及參數(shù)5.3.3JFET放大電路的小信號模型分析法5.3.1JFET的結(jié)構(gòu)和工作原理1.N溝道結(jié)構(gòu)電路符號2.工作原理vGS對溝道的控制作用當(dāng)vGS＝0時(shí)，溝道最寬，id＝IDSS最大。（以N溝道JFET為例）當(dāng)溝道夾斷時(shí)，對應(yīng)的柵源電壓vGS稱為夾斷電壓VP.此時(shí)電流id=0PN結(jié)反偏耗盡層加厚溝道變窄，id減小。??vGS反壓增大，溝道繼續(xù)變窄，id也繼續(xù)減小