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MOS管的工作原理,不做到這五點就不能叫MOS管?

2017年05月09日 16:22 網(wǎng)絡(luò)整理 作者: 用戶評論(0

  增強型:VGS=0時,漏源之間沒有導(dǎo)電溝道,在VDS作用下無iD;耗盡型:VGS=0時,漏源之間有導(dǎo)電溝道,在VDS作用下iD。

  1、結(jié)構(gòu)和符號(以N溝道增強型為例)

  在一塊濃度較低的P型硅上擴散兩個濃度較高的N型區(qū)作為漏極和源極,半導(dǎo)體表面覆蓋二氧化硅絕緣層并引出一個電極作為柵極。

在轉(zhuǎn)移特性曲線上,gm 是曲線在某點上的斜率,也可由iD的表達式求導(dǎo)得出,單位為 S 或 mS。

  其他MOS管符號

在轉(zhuǎn)移特性曲線上,gm 是曲線在某點上的斜率,也可由iD的表達式求導(dǎo)得出,單位為 S 或 mS。

  2、工作原理(以N溝道增強型為例)




在轉(zhuǎn)移特性曲線上,gm 是曲線在某點上的斜率,也可由iD的表達式求導(dǎo)得出,單位為 S 或 mS。  

(1) VGS=0時,不管VDS極性如何,其中總有一個PN結(jié)反偏,所以不存在導(dǎo)電溝道。

  VGS =0, ID =0

  VGS必須大于0

  管子才能工作。

在轉(zhuǎn)移特性曲線上,gm 是曲線在某點上的斜率,也可由iD的表達式求導(dǎo)得出,單位為 S 或 mS。

 ?。?) VGS》0時,在Sio2介質(zhì)中產(chǎn)生一個垂直于半導(dǎo)體表面的電場,排斥P區(qū)多子空穴而吸引少子電子。當(dāng)VGS達到一定值時P區(qū)表面將形成反型層把兩側(cè)的N區(qū)溝通,形成導(dǎo)電溝道。

  VGS 》0→g吸引電子→反型層→導(dǎo)電溝道

  VGS↑→反型層變厚→ VDS ↑→ID↑

在轉(zhuǎn)移特性曲線上,gm 是曲線在某點上的斜率,也可由iD的表達式求導(dǎo)得出,單位為 S 或 mS。

  (3) VGS≥VT時而VDS較小時:

  VDS↑→ID ↑

  VT:開啟電壓,在VDS作

  用下開始導(dǎo)電時的VGS°

  VT = VGS —VDS

在轉(zhuǎn)移特性曲線上,gm 是曲線在某點上的斜率,也可由iD的表達式求導(dǎo)得出,單位為 S 或 mS。

  (4) VGS》0且VDS增大到一定值后,靠近漏極的溝道被夾斷,形成夾斷區(qū)。

  VDS↑→ID 不變

  3、特性曲線(以N溝道增強型為例)



在轉(zhuǎn)移特性曲線上,gm 是曲線在某點上的斜率,也可由iD的表達式求導(dǎo)得出,單位為 S 或 mS。

  ??場效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性曲線動畫

在轉(zhuǎn)移特性曲線上,gm 是曲線在某點上的斜率,也可由iD的表達式求導(dǎo)得出,單位為 S 或 mS。

  4、其它類型MOS管

 ?。?)N溝道耗盡型:制造時在柵極絕緣層中摻有大量的正離子,所以即使在VGS=0時,由于正離子的作用,兩個N區(qū)之間存在導(dǎo)電溝道(類似結(jié)型場效應(yīng)管)。

在轉(zhuǎn)移特性曲線上,gm 是曲線在某點上的斜率,也可由iD的表達式求導(dǎo)得出,單位為 S 或 mS。

  (2)P溝道增強型:VGS = 0時,ID = 0開啟電壓小于零,所以只有當(dāng)VGS 《 0時管子才能工作。

在轉(zhuǎn)移特性曲線上,gm 是曲線在某點上的斜率,也可由iD的表達式求導(dǎo)得出,單位為 S 或 mS。

 ?。?)P溝道耗盡型:制造時在柵極絕緣層中摻有大量的負(fù)離子,所以即使在VGS=0 時,由于負(fù)離子的作用,兩個P區(qū)之間存在導(dǎo)電溝道(類似結(jié)型場效應(yīng)管)。

在轉(zhuǎn)移特性曲線上,gm 是曲線在某點上的斜率,也可由iD的表達式求導(dǎo)得出,單位為 S 或 mS。

  5、場效應(yīng)管的主要參數(shù)

  (1) 開啟電壓VT :在VDS為一固定數(shù)值時,能產(chǎn)生ID所需要的最小 |VGS | 值。(增強)

 ?。?) 夾斷電壓VP :在VDS為一固定數(shù)值時,使 ID對應(yīng)一微小電流時的 |VGS | 值。(耗盡)

  (3) 飽和漏極電流IDSS :在VGS = 0時,管子發(fā)生預(yù)夾斷時的漏極電流。(耗盡)

  (4) 極間電容 :漏源電容CDS約為 0.1~1pF,柵源電容CGS和柵漏極電容CGD約為1~3pF。

 ?。?) 低頻跨導(dǎo) gm :表示VGS對iD的控制作用。

在轉(zhuǎn)移特性曲線上,gm 是曲線在某點上的斜率,也可由iD的表達式求導(dǎo)得出,單位為 S 或 mS。

  在轉(zhuǎn)移特性曲線上,gm 是曲線在某點上的斜率,也可由iD的表達式求導(dǎo)得出,單位為 S 或 mS。

  (6) 最大漏極電流 IDM

 ?。?) 最大漏極耗散功率 PDM

 ?。?) 漏源擊穿電壓 V(BR)DS 柵源擊穿電壓 V(BR)GS

  什么是MOS管,MOS管的特性:

  1. MOS管工作原理--MOS管簡介

  MOS管,即在集成電路中絕緣性場效應(yīng)管。MOS英文全稱為Metal-Oxide-Semiconductor即金屬-氧化物-半導(dǎo)體,確切的說,這個名字描述了集成電路中MOS管的結(jié)構(gòu),即:在一定結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件上,加上二氧化硅和金屬,形成柵極。MOS管的source和drain是可以對調(diào)的,都是在P型backgate中形成的N型區(qū)。在多數(shù)情況下,兩個區(qū)是一樣的,即使兩端對調(diào)也不會影響器件的性能,這樣的器件被認(rèn)為是對稱的。

  

  2. MOS管工作原理--Mos管的結(jié)構(gòu)特點

  MOS管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示;其導(dǎo)通時只有一種極性的載流子(多子)參與導(dǎo)電,是單極型晶體管。導(dǎo)電機理與小功率MOS管相同,但結(jié)構(gòu)上有較大區(qū)別,小功率MOS管是橫向?qū)щ娖骷?,功?a href="http://www.ttokpm.com/tags/mosfet/" target="_blank">MOSFET大都采用垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu),又稱為VMOSFET,大大提高了MOSFET器件的耐壓和耐電流能力。

  其主要特點是在金屬柵極與溝道之間有一層二氧化硅絕緣層,因此具有很高的輸入電阻,該管導(dǎo)通時在兩個高濃度n擴散區(qū)間形成n型導(dǎo)電溝道。n溝道增強型MOS管必須在柵極上施加正向偏壓,且只有柵源電壓大于閾值電壓時才有導(dǎo)電溝道產(chǎn)生的n溝道MOS管。n溝道耗盡型MOS管是指在不加?xùn)艍海旁措妷簽榱悖r,就有導(dǎo)電溝道產(chǎn)生的n溝道MOS管。

  3. MOS管工作原理--MOS管的特性

  3.1MOS管的輸入、輸出特性

  對于共源極接法的電路,源極和襯底之間被二氧化硅絕緣層隔離,所以柵極電流為0。

  當(dāng)VGS

在轉(zhuǎn)移特性曲線上,gm 是曲線在某點上的斜率,也可由iD的表達式求導(dǎo)得出,單位為 S 或 mS。

  3.2MOS管的導(dǎo)通特性

  MOS管作為開關(guān)元件,同樣是工作在截止或?qū)▋煞N狀態(tài)。由于MOS管是電壓控制元件,所以主要由柵源電壓uGS決定其工作狀態(tài)。下面以NMOS管為例介紹其特性。

在轉(zhuǎn)移特性曲線上,gm 是曲線在某點上的斜率,也可由iD的表達式求導(dǎo)得出,單位為 S 或 mS。

  NMOS的特性,Vgs大于一定的值就會導(dǎo)通,適合用于源極接地時的情況(低端驅(qū)動),只要柵極電壓達到4V或10V就可以了。

  PMOS的特性,Vgs小于一定的值就會導(dǎo)通,適合用于源極接VCC時的情況(高端驅(qū)動)。但是,雖然PMOS可以很方便地用作高端驅(qū)動,但由于導(dǎo)通電阻大,價格貴,替換種類少等原因,在高端驅(qū)動中,通常還是使用NMOS。

  4. MOS管工作原理

  MOS管的工作原理(以N溝道增強型MOS場效應(yīng)管)它是利用VGS來控制“感應(yīng)電荷”的多少,以改變由這些“感應(yīng)電荷”形成的導(dǎo)電溝道的狀況,然后達到控制漏極電流的目的。在制造管子時,通過工藝使絕緣層中出現(xiàn)大量正離子,故在交界面的另一側(cè)能感應(yīng)出較多的負(fù)電荷,這些負(fù)電荷把高滲雜質(zhì)的N區(qū)接通,形成了導(dǎo)電溝道,即使在VGS=0時也有較大的漏極電流ID。當(dāng)柵極電壓改變時,溝道內(nèi)被感應(yīng)的電荷量也改變,導(dǎo)電溝道的寬窄也隨之而變,因而漏極電流ID隨著柵極電壓的變化而變化。

  知識延伸

  MOS管的分類

  按溝道材料型和絕緣柵型各分N溝道和P溝道兩種;按導(dǎo)電方式:MOS管又分耗盡型與增強型,所以MOS場效應(yīng)晶體管分為N溝耗盡型和增強型;P溝耗盡型和增強型四大類。

在轉(zhuǎn)移特性曲線上,gm 是曲線在某點上的斜率,也可由iD的表達式求導(dǎo)得出,單位為 S 或 mS。

  MOS管應(yīng)用

  MOS管最顯著的特性是開關(guān)特性好,所以被廣泛應(yīng)用在需要電子開關(guān)的電路中,常見的如開關(guān)電源和馬達驅(qū)動,也有照明調(diào)光。而且由MOS管構(gòu)成的CMOS傳感器為相機提供了越來越高的畫質(zhì),成就了更多的“攝影家”

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( 發(fā)表人:易水寒 )

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