耗尽型场效(xiao)应管

场效(xiao)应管的主(zhu)要(yao)参(can)数(shu)除输入电(dian)阻(zu)RGS、漏极饱和电(dian)流IDSS、夹断电(dian)压UGS(off)和敞开(kai)电(dian)压UGS(th)外，还有以下重要(yao)参(can)数(shu)：

（1）跨导(dao)gm。

gm表示场效应管栅、源电压UGS对漏极(ji)ID操控(kong)作用的巨细，单位是(shi)μA/V或mA／V。

（2）通态(tai)电(dian)(dian)阻(zu)(zu)。在断(duan)定(ding)的(de)栅、源电(dian)(dian)压UGS下，场效应管进入饱满导通时，漏极和源极之间的(de)电(dian)(dian)阻(zu)(zu)称为通态(tai)电(dian)(dian)阻(zu)(zu)。通态(tai)电(dian)(dian)阻(zu)(zu)的(de)巨细(xi)决(jue)定(ding)了管子的(de)开通损(sun)耗。

（3）最(zui)大漏、源击穿(chuan)电压UDS(BR)。指漏极与源极之间(jian)的反(fan)向击穿(chuan)电压。

（4）漏(lou)极最大(da)耗(hao)散功率PDM。漏(lou)极耗(hao)散功率的最大(da)值，是从发热角度对管(guan)子提出的限制条件(jian)。

场效应(ying)管的(de)(de)(de)输入电(dian)阻很高(gao)，栅(zha)极(ji)上很容易(yi)堆集较高(gao)的(de)(de)(de)静(jing)电(dian)电(dian)压将(jiang)绝缘层击(ji)穿。为了防止这种损坏，在(zai)保(bao)存场效应(ying)管时应(ying)将(jiang)它的(de)(de)(de)3个(ge)电(dian)极(ji)短接起来；在(zai)电(dian)路中，栅(zha)、源极(ji)间应(ying)有(you)固定电(dian)阻或稳(wen)压管并联，以确保(bao)有(you)必(bi)定的(de)(de)(de)直流通道；在(zai)焊接时应(ying)使电(dian)烙铁外壳良(liang)好接地。

耗尽型场效应管工作(zuo)原理

耗(hao)尽型是(shi)指，当VGS=0时(shi)即构成(cheng)沟(gou)道，加上(shang)正确(que)的VGS时(shi)，能使多数(shu)载流(liu)子(zi)流(liu)出(chu)沟(gou)道，因而“耗(hao)尽”了载流(liu)子(zi)，使管子(zi)转向截止。

耗尽(jin)型MOS场效应管(guan)，是在制造过(guo)程中，预先(xian)在SiO2绝缘层中掺入大(da)量的(de)正离子，因此，在UGS=0时，这些正离子产生的(de)电(dian)场也能在P型衬底中“感(gan)应”出足够的(de)电(dian)子，构成N型导电(dian)沟道。

当(dang)UDS&gt;0时，将(jiang)产生较(jiao)大(da)的漏极电流(liu)ID。假设使UGS<0，则它将(jiang)削弱正离子所构成(cheng)的电场，使N沟道变窄(zhai)，从而使ID减小。当(dang)UGS更负(fu)，抵达某(mou)一数值时沟道消(xiao)逝(shi)，ID=0。使ID=0的UGS我们也称为夹断电压，仍用UP表示。UGS<UP沟道消(xiao)失，称为耗尽型。

N沟道耗尽(jin)型(xing)MOSFET的结构(gou)与(yu)增强(qiang)型(xing)MOSFET结构(gou)类(lei)似，只需(xu)(xu)一(yi)点不同，就(jiu)是(shi)N沟道耗尽(jin)型(xing)MOSFET在(zai)栅极电(dian)(dian)压(ya)uGS=0时，沟道曾(ceng)经(jing)(jing)存(cun)在(zai)。该N沟道是(shi)在(zai)制(zhi)造(zao)过程中(zhong)应用离(li)子注入法预先在(zai)衬底的表面，在(zai)D、S之(zhi)间制(zhi)造(zao)的，称之(zhi)为(wei)初始沟道。N沟道耗尽(jin)型(xing)MOSFET的结构(gou)和(he)符号(hao)如(ru)图(tu)1.（a）所示，它是(shi)在(zai)栅极下方的SiO2绝缘层中(zhong)掺入了大(da)量的金属(shu)正离(li)子。所以当VGS＝0时，这些正离(li)子曾(ceng)经(jing)(jing)感应出反型(xing)层，构(gou)成了沟道。于(yu)是(shi)，只需(xu)(xu)有(you)(you)漏源(yuan)电(dian)(dian)压(ya)，就(jiu)有(you)(you)漏极电(dian)(dian)流存(cun)在(zai)。

当VGS＞0时(shi)，将使ID进一(yi)步增加。VGS＜0时(shi)，随着VGS的(de)(de)减(jian)小(xiao)漏极电流逐(zhu)渐减(jian)小(xiao)，直至ID＝0。对应ID＝0的(de)(de)VGS称为(wei)夹断电压(ya)，用(yong)符号VGS(off)表示(shi)，有时(shi)也用(yong)VP表示(shi)。N沟道耗尽型MOSFET的(de)(de)转移特性(xing)曲线如图1.（b）所示(shi)。

(a) 结(jie)构表示图 　　　　　    　(b) 转移特性曲线

图(tu)1. N沟道耗尽型MOSFET的(de)结构(gou)和转(zhuan)移特性曲线

由(you)于耗尽型MOSFET在(zai)uGS=0时(shi)，漏源(yuan)之间的(de)沟道曾经存在(zai)，所以只需加(jia)上uDS,就有iD流通。假设增加(jia)正向栅压uGS，栅极与衬底之间的(de)电场将使沟道中感应更多的(de)电子，沟道变厚，沟道的(de)电导增大。

假设在(zai)栅(zha)极加负(fu)电压（即uGS＜0＝，就(jiu)会在(zai)相对应的衬底表(biao)面感应出正电荷，这(zhei)些正电荷抵(di)消N沟(gou)道(dao)(dao)中(zhong)的电子，从而在(zai)衬底表(biao)面产(chan)生一个耗尽层，使(shi)沟(gou)道(dao)(dao)变窄，沟(gou)道(dao)(dao)电导(dao)减小。

当负栅压(ya)(ya)增大到某一(yi)电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)Up时，耗尽区(qu)扩展到整个沟道，沟道完好被夹断（耗尽），这时即(ji)使uDS仍存在，也(ye)不(bu)会产生漏极电(dian)(dian)(dian)流，即(ji)iD=0。UP称为夹断电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)或阈值电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)，其值通常在–1V–10V之(zhi)间N沟道耗尽型MOSFET的输出特性曲线(xian)和转移特性曲线(xian)分别(bie)如(ru)图2—60（a）、（b）所示(shi)。在可变电(dian)(dian)(dian)阻区(qu)内，iD与uDS、uGS的关系仍为

在恒流区，iD与(yu)uGS的(de)关(guan)系仍满足式（2—81），即

若(ruo)思(si)索uDS的影(ying)响，iD可近似为

对耗尽型(xing)场效应管来(lai)说(shuo)，式(shi)（2—84）也可表(biao)示为

式中，IDSS称为uGS=0时的饱(bao)和漏电流，其值为

P沟道(dao)MOSFET的工作原理与N沟道(dao)MOSFET完好相同(tong)，只不(bu)过(guo)导电(dian)(dian)(dian)的载流子不(bu)同(tong)，供电(dian)(dian)(dian)电(dian)(dian)(dian)压极性不(bu)同(tong)而已。双极型(xing)(xing)三极管(guan)有NPN型(xing)(xing)和PNP型(xing)(xing)一样。