mos管特性曲线、电流方程及参数详解

mos管

本文主要(yao)讲N沟道增强型(xing)mos管特(te)性(xing)曲线、电(dian)流方(fang)程及参(can)数MOS管是金(jin)属-氧(yang)(yang)化物半导体场效应晶(jing)体管，简(jian)称金(jin)氧(yang)(yang)半场效晶(jing)体管。

一(yi)般是(shi)(shi)金(jin)属(shu)(metal)—氧化物(oxide)—半导(dao)体(semiconductor)场(chang)效应(ying)晶体管(guan)，或者称(cheng)是(shi)(shi)金(jin)属(shu)—绝(jue)缘(yuan)体(insulator)—半导(dao)体。MOS管(guan)的(de)source（源极）和drain（耗尽层）是(shi)(shi)可以对调(diao)的(de)，他们都是(shi)(shi)在(zai)(zai)P型(xing)backgate中形成(cheng)的(de)N型(xing)区(qu)。在(zai)(zai)多(duo)数情况下(xia)，这(zhei)个(ge)(ge)两(liang)(liang)个(ge)(ge)区(qu)是(shi)(shi)一(yi)样(yang)的(de)，即使两(liang)(liang)端对调(diao)也不(bu)会影响器件的(de)性能。这(zhei)样(yang)的(de)器件被认为是(shi)(shi)对称(cheng)的(de)。场(chang)效应(ying)管(guan)分为PMOS管(guan)和NMOS管(guan)，属(shu)于绝(jue)缘(yuan)栅(zha)场(chang)效应(ying)管(guan)。

mos管特性曲线、电流方程及参数详解

（一）mos管特性曲(qu)线、电流方(fang)程

1、mos管(guan)特(te)性(xing)(xing)曲(qu)线(xian)-输(shu)出特(te)性(xing)(xing)曲(qu)线(xian)：N沟道(dao)增强(qiang)型(xing)MOS管(guan)的输(shu)出特(te)性(xing)(xing)曲(qu)线(xian)如(ru)图1(a)所示。与结型(xing)场效应管(guan)一样(yang),其(qi)输(shu)出特(te)性(xing)(xing)曲(qu)线(xian)也可分(fen)为可变电(dian)阻区、饱和区、截(jie)止(zhi)区和击穿区几(ji)部分(fen)。

2、mos管特(te)性(xing)(xing)曲线(xian)-转(zhuan)移(yi)特(te)性(xing)(xing)曲线(xian)：转(zhuan)移(yi)特(te)性(xing)(xing)曲线(xian)如图1(b)所(suo)示,由于场效应(ying)管作放大器件使用时是工作在饱(bao)和区(恒流区),此时iD几(ji)乎不(bu)随vDS而变化,即不(bu)同的(de)vDS所(suo)对应(ying)的(de)转(zhuan)移(yi)特(te)性(xing)(xing)曲线(xian)几(ji)乎是重合(he)的(de),所(suo)以可(ke)用vDS大于某一数值(zhi)(vDS＞vGS-VT)后的(de)一条转(zhuan)移(yi)特(te)性(xing)(xing)曲线(xian)代替饱(bao)和区的(de)所(suo)有转(zhuan)移(yi)特(te)性(xing)(xing)曲线(xian)。

iD与vGS的(de)近(jin)似关系

与结型场效(xiao)应(ying)管相类(lei)似(si)。在饱(bao)和区内,iD与vGS的近似(si)关系式为：

式(shi)中IDO是vGS=2VT时的漏(lou)极电流iD。

（二）参数(shu)

MOS管的主要参数与结型(xing)场效应管基(ji)本(ben)相同，只是增强型(xing)MOS管中不用夹断电压VP ，而(er)用开启电压VT表(biao)征管子的特性。

各种场效应管特性比较

各类FET的特性(xing)如(ru)下表所示(shi)：

mos管三个工作区-完全导通区、截止区、线性区分析

（1）可变电阻区(qu)(qu)（也(ye)称非饱和区(qu)(qu)）

满足Ucs》Ucs（th）（开启(qi)电压(ya)），uDs《UGs-Ucs（th），为图(tu)中预夹断轨迹左边的区域(yu)其沟(gou)道开启(qi)。在该(gai)(gai)区域(yu)UDs值(zhi)较小，沟(gou)道电阻基本上仅受UGs控(kong)制(zhi)。当uGs一定时(shi)，ip与uDs成线性关(guan)系(xi)，该(gai)(gai)区域(yu)近似(si)为一组直线。这(zhei)时(shi)场效管D、S间(jian)相(xiang)当于一个受电压(ya)UGS控(kong)制(zhi)的可变(bian)电阻。

（2）恒流区(qu)（也称饱和区(qu)、放大区(qu)、有源区(qu)）

满足Ucs≥Ucs（h）且Ubs≥UcsUssth），为图中预夹(jia)断轨迹右边、但尚(shang)未(wei)击穿的(de)区域，在该区域内，当(dang)(dang)uGs一定时(shi)(shi)，ib几乎不随UDs而变(bian)化(hua)，呈恒流(liu)(liu)特性。i仅受UGs控(kong)制，这时(shi)(shi)场(chang)效(xiao)应(ying)管D、S间(jian)相当(dang)(dang)于(yu)(yu)一个受电(dian)(dian)压uGs控(kong)制的(de)电(dian)(dian)流(liu)(liu)源。场(chang)效(xiao)应(ying)管用于(yu)(yu)放(fang)大电(dian)(dian)路时(shi)(shi)，一般就工(gong)作在该区域，所以也称(cheng)为放(fang)大区。

（3）夹(jia)断区（也称(cheng)截(jie)止(zhi)区）

夹(jia)断区(qu)（也称截止(zhi)区(qu)）满足ucs《Ues（th）为图中靠近横轴的区(qu)域，其沟道被全(quan)部夹(jia)断，称为全(quan)夹(jia)断，io=0，管(guan)子(zi)不工作。

（4）击穿区位

击穿(chuan)区位(wei)于图中右边(bian)的区域。随着UDs的不断增大，pn结因承(cheng)受太(tai)大的反(fan)向电(dian)压(ya)而击穿(chuan)，ip急(ji)剧增加。工(gong)作时应避免管子工(gong)作在击穿(chuan)区。

转(zhuan)移特(te)性(xing)曲(qu)线可以从(cong)输出特(te)性(xing)曲(qu)线。上用作图的(de)方法求得(de)。例如(ru)在下图（a）中作Ubs=6V的(de)垂直(zhi)线，将其(qi)与各(ge)条(tiao)曲(qu)线的(de)交点对(dui)应的(de)i、Us值(zhi)在ib- Uss 坐标(biao)中连成曲(qu)线，即得(de)到转(zhuan)移性(xing)曲(qu)线，如(ru)图下（b）所示。

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