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电子线路-线性部分-场效应管.ppt

上传者:放射辐射 2022-07-05 11:27:24上传 PPT文件 1.79 MB
电子线路-线性部分-场效应管
当 VDS 增加到使 VGD  = VGS(th) 时 → A 点出现预夹断
若 VDS 继续 →A 点左移 → 出现夹断区
此时 VAS = VAG + VGS = -VGS(th) + VGS (恒定)
若忽略沟道长度调制效应,则近似认为 l 不变(即 Ron不变)。
因此预夹断后:
P
P
+
N
+
N
+
S
G
D
U
VDS
- +
VGS
- +
A
P
P
+
N
+
N
+
S
G
D
U
VDS
- +
VGS
- +
A
VDS  →ID 基本维持不变。
第 3 章 场效应管
若考虑沟道长度调制效应
则 VDS  →沟道长度 l  →沟道电阻 Ron略 。
因此 VDS  →ID 略 。
由上述分析可描绘出 ID 随 VDS 变化的关系曲线:
ID
VDS
O
VGS –VGS(th)
VGS一定
曲线形状类似三极管输出特性。
第 3 章 场效应管
MOS 管仅依靠一种载流子(多子)导电,故称单极型器件。
三极管中多子、少子同时参与导电,故称双极型器件。
利用半导体表面的电场效应,通过栅源电压 VGS 的变化,改变感生电荷的多少,从而改变感生沟道的宽窄,控制漏极电流 ID 。
MOSFET 工作原理:
第 3 章 场效应管
由于 MOS 管栅极电流为零,故不讨论输入特性曲线。
共源组态特性曲线:
ID = f ( VGS )
VDS = 常数
转移特性:
ID = f ( VDS )
VGS = 常数
输出特性:
伏安特性
+
T
VDS
IG  0
VGS
ID
+
-
-
转移特性与输出特性反映场效应管同一物理过程,它们之间可以相互转换。
第 3 章 场效应管
NEMOS 管输出特性曲线
非饱和区
特点:
ID 同时受 VGS 与 VDS 的控制。
当 VGS为常数时,VDSID 近似线性,表现为一种电阻特性;
当 VDS为常数时,VGS ID ,表现出一种压控电阻的特性。
沟道预夹断前对应的工作区。
条件:
VGS > VGS(th)
V DS < VGS – VGS(th)
因此,非饱和区又称为可变电阻区。
第 3 章 场效应管
ID/mA
VDS /V
O
VDS = VGS – VGS(th)
VGS = 5 V
3.5 V
4 V
4.5 V
数学模型:
此时 MOS 管可看成阻值受 VGS 控制的线性电阻器:
VDS 很小 MOS 管工作在非饱和区时,ID 与 VDS 之间呈线性关系:
其中,W、l 为沟道的宽度和长度。
COX (=  / OX , SiO2 层介电常数与厚度有关)为单位面积的栅极电容量。
注意:非饱和区相当于三极管的饱和区。
第 3 章 场效应管
饱和区
特点:
ID 只受 VGS 控制,而与 VDS 近似无关,表现出类似三极管的正向受控作用。
ID/mA
VDS /V
O
VDS = VGS – VGS(th)
VGS = 5 V
3.5 V
4 V
4.5 V
沟道预夹断后对应的工作区。
条件:
VGS > VGS(th)
V DS > VGS – VGS(th)
考虑到沟道长度调制效应,输出特性曲线随 VDS 的增加略有上翘。
注意:饱和区(又称有源区)对应三极管的放大区。
第 3 章 场效应管
数学模型:
若考虑沟道长度调制效应,则 ID 的修正方程:
工作在饱和区时,MOS 管的正向受控作用,服从平方律关系式:
其中, 称沟道长度调制系数,其值与 l 有关。
通常  = (0.005 ~ 0.03 )V-1
第 3 章 场效应管
截止区
特点:
相当于 MOS 管三个电极断开。
ID/mA
VDS /V
O
VDS = VGS – VGS(th)
VGS = 5 V
3.5 V
4 V
4.5 V
沟道未形成时的工作区
条件:
VGS < VGS(th)
ID = 0 以下的工作区域。
IG  0,ID  0
击穿区
VDS 增大到一定值时漏衬 PN 结

电子线路-线性部分-场效应管


文档来源:https://www.taodocs.com/p-694202796.html

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