| 绝缘栅场效应管是一种金属—氧化物—半导体场效应管，简称MOS管。 | ||||||||||||||||||||||||||
| MOS管按工作方式分类: | 增强型MOS管:N 沟道, P沟道 耗尽型MOS管:N 沟道, P沟道 |
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| （一）N沟道增强型MOS管的结构和工作原理 | ||||||||||||||||||||||||||
| 1.结构和符号: | ||||||||||||||||||||||||||
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| 2.工作原理 | ||||||||||||||||||||||||||
| 绝缘栅场效应管是利用电场效应来改变导电通道的宽窄，从而控制漏-源极间电流的大小。 | ||||||||||||||||||||||||||
| （1）感生沟道的形成：栅极和源极之间加正向电压 | ||||||||||||||||||||||||||
| ① 在电场的作用下，可以把P型衬底表面层中多数载流子空穴全部排斥掉，形成空间电荷区。 ② 当uGS增加到某一临界电压(UT)值时，吸引足够多的电子，在P型半导体的表面附近感应出一个N型层,形成反型层—-漏源之间的导电沟道。开始形成反型层的uGS称为开启电压(UT)。 |
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| uGS越高，电场越强，感应的电子越多，沟道就越宽。 | ||||||||||||||||||||||||||
| （2）栅源电压uGS对漏极电流iD的控制作用 | ||||||||||||||||||||||||||
| 在栅源电压uGS=0时，没有导电沟道。增大VGG，使uGS=UT时形成导电沟道。 | ||||||||||||||||||||||||||
| uGS对iD的控制作用： | ||||||||||||||||||||||||||
| uGS变大 |  |
iD变大 | ||||||||||||||||||||||||
| 沟道宽度变宽 | 沟道电阻变小 | |||||||||||||||||||||||||
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| （3）漏源电压uDS对漏极电流iD的影响 | ||||||||||||||||||||||||
| 当uDS较小，即uGD>>UT时，沟道宽度受uDS的影响很小，沟道电阻近似不变，iD随uDS的增加呈线性增加。 当uDS增大时，沟道各点与栅极间电压不等，使沟道从源极向漏极逐渐变窄。随着uDS增大，沟道电阻迅速增大，iD不再随uDS线性增大。 继续增大uDS ，则uGD <UT，夹断区增加，增加的uDS电压几乎全部降落在夹断区上，所以uDS虽然增加而电流基本上是恒定的。 |
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| （二）N沟道增强型MOS管的特性曲线 | ||||||||||||||||||||||||
| 1.输出特性 | ||||||||||||||||||||||||
| 输出特性是指uGS为一固定值时，iD与uDS之间的关系，即 | ||||||||||||||||||||||||
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| （1）可变电阻区（非饱和区） |  |
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| Ⅰ区对应预夹断前，uGS>UT，uDS很小，uGD>UT的情况。 | ||||||||||||||||||||||||
| （2）恒流区（饱和区） | ||||||||||||||||||||||||
| Ⅱ区对应 预夹断后，uGS>UT，uDS很大，uGD<UT的情况。 | ||||||||||||||||||||||||
| （3）截止区 | ||||||||||||||||||||||||
| 该区对应于uGS≤UT的情况 | ||||||||||||||||||||||||
| 2.转移特性 | ||||||||||||||||||||||||
| 转移特性是指uDS为固定值时，iD与uGS之间的关系，即 | ||||||||||||||||||||||||
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| 特点：当FET工作在恒流区，不同uDS的转移特性曲线基本接近。 | ||||||||||||||||||||||||
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| （UGS>UT） | ||||||||||||||||||||||||
| （三）N沟道增强型MOS管的主要参数 | |||||||||||||
| 1.直流参数 | |||||||||||||
| （1）开启电压UT：在衬底表面感生出导电沟道所需的栅源电压。实际上是在规定的uDS条件下，增大uGS，当iD达到规定的数值时所需要的uGS值。 （2）直流输入电阻RGS：在uDS=0的条件下，栅极与源极之间加一定直流电压时，栅源极间的直流电阻。 |
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| 2.交流参数 | |||||||||||||
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| （1）跨导gm | |||||||||||||
| （2）极间电容：栅、源极间电容Cgs和栅、漏极间电容Cgd，它影响高频性能的交流参数，应越小越好。 | |||||||||||||
| 3.极限参数 | |||||||||||||
| （1）漏极最大允许电流IDM | |||||||||||||
| 是指场效应管工作时，允许的最大漏极电流。 | |||||||||||||
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| （2）漏极最大耗散功率PDM | |||||||||||||
| 是指管子允许的最大耗散功率，相当于双极型晶体管的PCM。 | |||||||||||||
| （3）栅源极间击穿电压U(BR)GS | |||||||||||||
| 是指在uDS=0时，栅源极间绝缘层发生击穿，产生很大的短路电流所需的uGS值。击穿将会损坏管子。 | |||||||||||||
| （4）漏源极间击穿电压U(BR)DS | |||||||||||||
| 是指在uDS增大时，使iD开始急剧增加的uDS值。此时不仅产生沟道中的电子参与导电，空间电荷区也发生击穿，使电流增大。 | |||||||||||||
| （四）N沟道耗尽型MOS管 | ||||||||||||||||||
| 1.工作原理 | ||||||||||||||||||
| SiO2绝缘层中掺入大量的正离子。在uGS=0时，P衬底表面已经出现反型层，存在导电沟道。 当uGS>0时感生沟道加宽，iD增大。 当uGS<0时感生沟道变窄，iD减小。 当uGS达到某一负电压值UP时，抵消了由正离子产生的电场，导电沟道消失，iD≈0，UP称为夹断电压。 |
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| 2.特性曲线 | ||||||||||||||||||
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| 3.主要参数 | ||||||||||||||||||
| （1）夹断电压UP：是指导电沟道完全夹断时所需的栅源电压。 （2）零偏漏极电流IDSS：该电流为uDS在恒流区范围内，且uGS=0V时的iD值，亦称饱和漏极电流。 | ||||||||||||||||||