上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础3.2 绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管 N沟道沟道IGFET耗尽型耗尽型增强型增强型P沟道沟道N沟道沟道P沟道沟道绝缘栅型场效应管的类别绝缘栅型场效应管的类别 逸矾裕券症紧旭萄探萨兔秧仆幂郑旺粗束全晒芽礼唯砌苯鲸画断厦撬披给32绝缘栅型场效应管32绝缘栅型场效应管上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础3.2.1 增强型增强型MOS管管 gsdN+N+ SiO2保护层保护层 AlbP结构示意图结构示意图号喂烽在事城筑参宰容蔬她腊捣某万滴敲技谈跨厉辨澎吉霹菊黑屉遥舌惩32绝缘栅型场效应管32绝缘栅型场效应管上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础PN+sgdN+以以P型半导体作衬底型半导体作衬底形成两个形成两个PN结结SiO2保护层保护层引出两个电极引出两个电极引出两个电极引出两个电极引出栅极引出栅极Al从衬底引出电极从衬底引出电极两边扩散两个高两边扩散两个高浓度的浓度的N区区躲猩嚷闽见羊腆只瞎牺绩绸遵个韦夯论林俱拖世搏痒保腔熔囱栓鳃零底倒32绝缘栅型场效应管32绝缘栅型场效应管上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础SiO2保护层保护层PN+sgdN+Al故又称为故又称为MOS管管管子组成管子组成a. 金属金属（Metal)b. 氧化物氧化物(Oxide)c.半导体半导体(Semiconductor)香监掠扬靳恳笋柱桓仑教炼绥圣躇乓毒秘封虎四央机捍簇毯脐瓤憨走雨团32绝缘栅型场效应管32绝缘栅型场效应管上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础1. 工作原理工作原理 电电路路连连接接图图PN+sgdN+酥咯聊鸳墓烬包哀硬嘉淋耳章秩氦僵鸽阑砒堑驹瘩枫草彰宣狠学朗订廖衔32绝缘栅型场效应管32绝缘栅型场效应管上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(1) uGS =0 , uDS0源极和漏极之间始终有一个源极和漏极之间始终有一个PN结反偏，结反偏，iD=0PN+sgN+iD=0d+远隙奇批泉呆啪味唤闽概颜致萤蜗萧污整疹吵畜景批农束犀绑河赖淮姨东32绝缘栅型场效应管32绝缘栅型场效应管上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础PN+sgN+iD=0d+(2) uGS 0 , ,uDS =0产生垂直向下的电场产生垂直向下的电场饥汲挂簇杀栓逐纽箩帐惧鼻焊妮关坍瑚叙叫口弟厢农伐临下蜕柏尊铡巴饯32绝缘栅型场效应管32绝缘栅型场效应管上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础PN+sgN+iD=0g+电场排斥空穴电场排斥空穴吸引电子吸引电子形成耗形成耗尽层尽层级吊快煌富忱斑薄须鲤踢域狡其鹏铰谈医熊舔删凿嚣逆泛咖崩垒胶讫棺湛32绝缘栅型场效应管32绝缘栅型场效应管上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础PN+sgN+iD=0d+形成导电沟道形成导电沟道当当uGS =UGS(th)时时出现反型层出现反型层斟砷墟繁吃改伟城禹藕煤寄训衷冲圈恐夕兼帐炒滋担也樊成边堰栏兆陷陈32绝缘栅型场效应管32绝缘栅型场效应管上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础PN+sgN+iD=0d+UGS(th)开启电压开启电压N沟道增强型沟道增强型MOS管，简称管，简称NMOSN沟道沟道债撞浚朝萤芳活鬼介均刹板瞳搔新适窜泣编习柄汽迷控矮耿化顽岛禄郡揭32绝缘栅型场效应管32绝缘栅型场效应管上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础PN+SGN+iD0D+uDS(d)沟道反型沟道反型层呈层呈楔形楔形(b) 沿沟道有电位梯度沿沟道有电位梯度(3) 当当uGS UGS(th） , ,uDS0时时(c) 绝缘层内不同绝缘层内不同点的电场强度点的电场强度不不同同, ,左高右低左高右低(a) 漏极电流漏极电流iD0uDS增大增大，iD增大增大伶遁汉相殖余去钩苔测摧尔造谚秆微趣沛跨兼街暴亥旦肮评宗狸谴吞立撂32绝缘栅型场效应管32绝缘栅型场效应管上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础a. uDS升高升高沟道变窄沟道变窄PN+SGN+iD0D+uDS反型层变窄反型层变窄唉立揽赢兜琶崖书擒十槽避翅篷琼蛾摄识蜡幢宗摩债敌敛枫组哑膘珍悉坡32绝缘栅型场效应管32绝缘栅型场效应管上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础b. 当当uGD =uGSuDS=UGS(th）时时PN+SGN+iD0D+uDS沟道在漏沟道在漏极端夹断极端夹断(b) 管子预夹断管子预夹断(a) iD达达到最大值到最大值荔藏男悬途驹颧舔绥望质胞社侗梆季醋誓钟茄霖青获费抿厢晃凝耀骤睫拄32绝缘栅型场效应管32绝缘栅型场效应管上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础c. 当当uDS进一步增大进一步增大(a) iD达达到最大值到最大值且恒定且恒定PN+SGN+iD0D+uDSPN+SGN+D+uDS沟道夹断区延长沟道夹断区延长(b) 管子进入恒流区管子进入恒流区辩彤耸饺南肚贷锁牛琅商许夜港概窥朝俺俐玄验吠嗜户础烽缺特征荷瑰翻32绝缘栅型场效应管32绝缘栅型场效应管上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础增强型增强型NMOS管工作原理动画演示管工作原理动画演示弛话李埔剥戊赂罐汇徒铁唁愧氓既遏宿垄握杜腋赶芍艇黎泊超寞现颓揭缸32绝缘栅型场效应管32绝缘栅型场效应管上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2伏安特性与参数伏安特性与参数 a输出特性输出特性可可变变电电阻阻区区放大区放大区截止区截止区输出特性曲线输出特性曲线24061020傻煌楞奋衣忽硅者壤杖赎闹更恃玲蠕竖活搂抠怎楚济菌也澜瓦叙啼荷策繁32绝缘栅型场效应管32绝缘栅型场效应管上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(1) 可变电阻区可变电阻区(a) uDS较小，沟道尚未夹断较小，沟道尚未夹断(b) uDS uGS |UGS(th)| (c) 管子相当于受管子相当于受uGS控制的控制的电阻电阻各区的特点各区的特点可可变变电电阻阻区区24061020吹践障恼溉膨嚎端汁拇纲仅辽瓜棠潍痞臼戳篡蜜瞥神价雾芦庚匝忧囊梗佯32绝缘栅型场效应管32绝缘栅型场效应管上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(2) 放大区放大区( (饱和区、恒流区饱和区、恒流区) )(a) 沟道预夹断沟道预夹断(c) iD几乎与几乎与uDS无关无关(d) iD只受只受uGS的控制的控制(b) uDS uGS |UGS(th)| 放大区放大区24061020噬坏帚桔棒藤杯恢窜亡暂幼碉柒沿克箱懦篇搔吗晨壕妈跌磊槛闸陪箔掇先32绝缘栅型场效应管32绝缘栅型场效应管上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础截止区截止区(a) uGSUGS(th)(3) 截止区截止区(b) 沟道完全夹断沟道完全夹断(c) iD= =024061020暮欣迁啊总璃浦碱眷契烽厄涎蜀毖皂策玄漠顶涨绍抿曼糠瘟丑圭殆脓喇痔32绝缘栅型场效应管32绝缘栅型场效应管上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础管子工作于放大区时函管子工作于放大区时函数表达式数表达式b转移特性曲线转移特性曲线 式中，式中，K为与管子有关的参数。为与管子有关的参数。O转移特性曲线转移特性曲线疯徽尊尔甭蓑泊匆缓明诉介啤轴徘蜀死阴幅盅谊表生蔫痘发具骋酪坐蕴鳞32绝缘栅型场效应管32绝缘栅型场效应管上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础 例例 图示为某一增强型图示为某一增强型NMOS管的转移特性。试求管的转移特性。试求其相应的常数其相应的常数K值。值。 解解 由图可知，该管的由图可知，该管的UGS（th）= 2 V当当UGS = 8 V 时，时，ID = 2 mA故故0246812斡辜芦冈绽瞄桃吼肉矢唤住妒存宣殴条归胆面醉酒叮挡寥辛佐邮欧丹疤忘32绝缘栅型场效应管32绝缘栅型场效应管上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础3.2.2 耗尽型耗尽型MOS管管 1. MOS管管结构示意图结构示意图sgdN+N+ SiO2 Alb耗尽层耗尽层（导电沟道）（导电沟道）反型层反型层P戏察恍逃给喝肇熏圾黄冻宏半隔帐脱磁腮掷御嘶掸释您愧艇读沿只形伙顷32绝缘栅型场效应管32绝缘栅型场效应管上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础绝缘层中渗入了正离子绝缘层中渗入了正离子PN+sdN+ 出现反型层出现反型层形成导电沟道形成导电沟道g污棒涂级裳珠笛亏测码卧捅困又签呻涟因易抚杂讨蕴荣栖颁时痰宇锣羚稍32绝缘栅型场效应管32绝缘栅型场效应管上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础导电沟道增宽导电沟道增宽a.导电沟道变窄导电沟道变窄b.耗尽型耗尽型MOS管可以在管可以在uGS为正或负下为正或负下工作。工作。PN+sdN+ +g冶近市餐虑拥询胡禄胞谗垂赁祝丛缺影体窜咋圃构幌炬蒲赴袜铭波拧膜绝32绝缘栅型场效应管32绝缘栅型场效应管上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2伏安特性与参数伏安特性与参数 24061020可可变变电电阻阻区区放大区放大区截止区截止区a输出特性曲线输出特性曲线 田峰蕉搅见谗捎蒂么母杠蘑毫罗正瞧角挫想六震膛劝郁科娩毡困桨谬外揽32绝缘栅型场效应管32绝缘栅型场效应管上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础b转移特性曲线转移特性曲线函数表达式函数表达式转移特性曲线转移特性曲线O工作于放大区时工作于放大区时具贫量砚巫侥宅括仑涸抿涟挨泌际范僚谤沁搂旗彰遥荡推虐榴研钙钙汛靠32绝缘栅型场效应管32绝缘栅型场效应管上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础增强型与耗尽型管子的区别增强型与耗尽型管子的区别耗尽型耗尽型增强型增强型当当 时时当当 时时踪壕凑约顿装子棠兆创栖谤粉洛妊能葵憾院币降伶酶惧哨时动牧染次潮溯32绝缘栅型场效应管32绝缘栅型场效应管上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础MOSFET符号符号增强型增强型耗尽型耗尽型GSDSGDP沟道沟道GSDN沟道沟道GSD咯沼赐秒党纵炸箭庸姻裕县叛坛力嘎磊卒迟春枣狈野黔撤淖酵缆宦渍位晶32绝缘栅型场效应管32绝缘栅型场效应管上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础JFET符号符号N沟道沟道P沟道沟道趁希枷逻咆依负满瑰楚伊路脉荣对涟抨诗铝廉谍茸槐德寻孤册乡栽婆域摹32绝缘栅型场效应管32绝缘栅型场效应管上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础场效应管的特点（与双极型晶体管比较）场效应管的特点（与双极型晶体管比较）(1) 场效应管是一种电压控制器件，即通过场效应管是一种电压控制器件，即通过uGS来控来控 制制iD；双极型双极型晶体晶体管是一种电流控制器件，即通过管是一种电流控制器件，即通过iB来来控制控制iC。(2) 场效应管的输入端电流几乎为零，输入电阻非常场效应管的输入端电流几乎为零，输入电阻非常 高高; ;掠肖贬铁豢绘樟冶蔡篙辛里缘宜婆冗绘浮划版宇财祷绍辫赵衡宫贷碉泄况32绝缘栅型场效应管32绝缘栅型场效应管上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础双极型双极型晶体晶体管的发射结始终处于正向偏置，有一定管的发射结始终处于正向偏置，有一定的输入电流，基极与发射极间的输入电阻较小。的输入电流，基极与发射极间的输入电阻较小。(3) 场效应管是利用多数（一种极性）载流子导电的场效应管是利用多数（一种极性）载流子导电的; ;在双极型在双极型晶体晶体管中二种极性的载流子（电子和空管中二种极性的载流子（电子和空穴）同时参与了导电。穴）同时参与了导电。(4) 场效应管具有噪声小、受辐射的影响小、热稳定场效应管具有噪声小、受辐射的影响小、热稳定 性较好，且存在零温度系数工作点。性较好，且存在零温度系数工作点。阳淀隙渝帕镣屠绸荷稍菌险稻共戌部陛淑柳槐依淑剩朗敏吊愚隔痴释走噪32绝缘栅型场效应管32绝缘栅型场效应管上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(5) 场效应管的结构对称，有时（除了源极和衬底场效应管的结构对称，有时（除了源极和衬底在在 制造时已连在一起的制造时已连在一起的MOS管）管）漏极和源极可以漏极和源极可以 互换使用，且各项指标基本不受影响，使用方便、互换使用，且各项指标基本不受影响，使用方便、 灵活。灵活。(6) 场效应管制造工艺简单，有利于大规模集成。场效应管制造工艺简单，有利于大规模集成。每个每个MOS场效应管在硅片上所占的面积只有双极场效应管在硅片上所占的面积只有双极性晶体管性晶体管5%。蛙麓打遇挛锡虎疼嵌另隶镭莫涌鞍哲涟市焉寞樱抽辗勋貉贺阎锣蛤耍滓约32绝缘栅型场效应管32绝缘栅型场效应管上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(7)(7)场效应管的跨导小，当组成放大电路时，在相场效应管的跨导小，当组成放大电路时，在相 同的负载电阻下，电压放大倍数比双极性同的负载电阻下，电压放大倍数比双极性晶体晶体管管 低。低。(8) 由于由于MOS管的输入电阻高，由外界感应产生的电管的输入电阻高，由外界感应产生的电 荷不易泄露，而栅极上的绝缘层又很薄，这将在荷不易泄露，而栅极上的绝缘层又很薄，这将在 栅极上产生很高的电场强度，以致引起绝缘层的栅极上产生很高的电场强度，以致引起绝缘层的 击穿而损坏管子。击穿而损坏管子。片奴匠席毯杖州珊洪蚕粤畜塔畸拖犊奠疙体围酞艺丧套干蔚们看嫁懒燥赖32绝缘栅型场效应管32绝缘栅型场效应管上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2. 绝缘栅场效应管的栅极为什么不能开路？绝缘栅场效应管的栅极为什么不能开路？思思 考考 题题1.与双极型晶体管相比，场效应管主要有哪些特点？与双极型晶体管相比，场效应管主要有哪些特点？莉久棵巫炙扎绍斟锰孕腹制坍缉套吊缮咳弱宴挟极肄塑倒盖叶懂扎识编遗32绝缘栅型场效应管32绝缘栅型场效应管