耗尽型场效(xiao)应管

场效(xiao)应管的(de)主(zhu)要参数(shu)除输入(ru)电阻(zu)RGS、漏(lou)极饱和(he)电流IDSS、夹(jia)断电压UGS(off)和(he)敞开电压UGS(th)外，还有以下重要参数(shu)：

（1）跨导(dao)gm。

gm表示场效应管栅、源(yuan)电压(ya)UGS对漏极ID操控作用的巨细，单位是(shi)μA/V或(huo)mA／V。

（2）通(tong)态(tai)(tai)电阻(zu)。在断定的栅、源(yuan)电压UGS下，场效(xiao)应管(guan)进入饱满导通(tong)时，漏极(ji)和源(yuan)极(ji)之间的电阻(zu)称为通(tong)态(tai)(tai)电阻(zu)。通(tong)态(tai)(tai)电阻(zu)的巨细决定了管(guan)子的开通(tong)损耗。

（3）最(zui)大漏、源击(ji)穿(chuan)电压UDS(BR)。指漏极(ji)与源极(ji)之间(jian)的反向击(ji)穿(chuan)电压。

（4）漏极最大耗(hao)散(san)(san)功率(lv)(lv)PDM。漏极耗(hao)散(san)(san)功率(lv)(lv)的(de)最大值，是从发热角(jiao)度对管子提出的(de)限制条件。

场(chang)(chang)效(xiao)应(ying)管的(de)(de)输(shu)入电(dian)阻很高，栅极上很容易堆集较(jiao)高的(de)(de)静电(dian)电(dian)压将绝缘层击(ji)穿。为了防(fang)止这种损坏(huai)，在(zai)保存场(chang)(chang)效(xiao)应(ying)管时应(ying)将它的(de)(de)3个电(dian)极短接起来；在(zai)电(dian)路中，栅、源极间应(ying)有固定电(dian)阻或稳(wen)压管并联，以确(que)保有必定的(de)(de)直流通(tong)道；在(zai)焊(han)接时应(ying)使电(dian)烙铁外壳(qiao)良好接地。

耗尽(jin)型场效应管工作原理

耗尽(jin)型是指，当VGS=0时即(ji)构成沟(gou)道，加上正确的(de)VGS时，能使多数载流子(zi)流出沟(gou)道，因而(er)“耗尽(jin)”了(le)载流子(zi)，使管(guan)子(zi)转向截止。

耗尽型(xing)(xing)MOS场效应管，是在制造过程中，预先在SiO2绝(jue)缘层中掺入大量的正离子(zi)(zi)，因此(ci)，在UGS=0时(shi)，这(zhei)些正离子(zi)(zi)产生的电(dian)场也能在P型(xing)(xing)衬(chen)底中“感应”出足(zu)够的电(dian)子(zi)(zi)，构成N型(xing)(xing)导电(dian)沟道。

当UDS>0时(shi)，将产生较大(da)的(de)漏极电(dian)流ID。假(jia)设使UGS<0，则它将削弱正离子(zi)所(suo)构(gou)成的(de)电(dian)场，使N沟道(dao)变(bian)窄，从而使ID减小。当UGS更负，抵达某一数(shu)值时(shi)沟道(dao)消逝，ID=0。使ID=0的(de)UGS我(wo)们(men)也称为(wei)夹断电(dian)压(ya)，仍(reng)用UP表示。UGS<UP沟道(dao)消失，称为(wei)耗尽(jin)型。

N沟(gou)(gou)道(dao)耗尽(jin)型(xing)MOSFET的(de)(de)结构与增强(qiang)型(xing)MOSFET结构类似，只需一点(dian)不同，就是(shi)N沟(gou)(gou)道(dao)耗尽(jin)型(xing)MOSFET在(zai)(zai)栅极电(dian)(dian)压uGS=0时(shi)，沟(gou)(gou)道(dao)曾经(jing)存在(zai)(zai)。该N沟(gou)(gou)道(dao)是(shi)在(zai)(zai)制造过程中(zhong)应(ying)用离子注入法预先(xian)在(zai)(zai)衬底的(de)(de)表面，在(zai)(zai)D、S之间制造的(de)(de)，称(cheng)之为初(chu)始沟(gou)(gou)道(dao)。N沟(gou)(gou)道(dao)耗尽(jin)型(xing)MOSFET的(de)(de)结构和符号如(ru)图1.（a）所(suo)示，它是(shi)在(zai)(zai)栅极下方的(de)(de)SiO2绝缘层中(zhong)掺入了大量的(de)(de)金属正离子。所(suo)以当VGS＝0时(shi)，这(zhei)些正离子曾经(jing)感应(ying)出反(fan)型(xing)层，构成了沟(gou)(gou)道(dao)。于是(shi)，只需有漏(lou)源电(dian)(dian)压，就有漏(lou)极电(dian)(dian)流存在(zai)(zai)。

当(dang)VGS＞0时(shi)，将(jiang)使ID进一步增加。VGS＜0时(shi)，随着VGS的(de)减小漏极电(dian)流逐渐减小，直至ID＝0。对(dui)应(ying)ID＝0的(de)VGS称为(wei)夹断电(dian)压，用(yong)符号VGS(off)表(biao)示(shi)，有时(shi)也用(yong)VP表(biao)示(shi)。N沟道耗尽(jin)型MOSFET的(de)转移特性曲线如图(tu)1.（b）所示(shi)。

(a) 结构表示图　　　　　　(b) 转移特(te)性曲线

图1. N沟道耗(hao)尽型MOSFET的结(jie)构和转(zhuan)移特性曲线

由(you)于(yu)耗尽(jin)型MOSFET在(zai)uGS=0时，漏源之间(jian)的沟道(dao)曾经存在(zai)，所(suo)以只需加上(shang)uDS,就有(you)iD流(liu)通。假(jia)设增加正向栅压(ya)uGS，栅极与衬底(di)之间(jian)的电场将使(shi)沟道(dao)中感应更多的电子，沟道(dao)变厚(hou)，沟道(dao)的电导(dao)增大。

假设(she)在栅极(ji)加负电(dian)压(ya)（即uGS＜0＝，就会在相对应的(de)衬(chen)底表面感应出正电(dian)荷，这(zhei)些正电(dian)荷抵消N沟道(dao)中(zhong)的(de)电(dian)子(zi)，从(cong)而(er)在衬(chen)底表面产生一个耗尽层，使沟道(dao)变窄，沟道(dao)电(dian)导(dao)减小(xiao)。

当负栅压增大到某一(yi)电压Up时(shi)(shi)，耗(hao)尽区(qu)扩展(zhan)到整(zheng)个沟(gou)道(dao)(dao)，沟(gou)道(dao)(dao)完(wan)好(hao)被夹(jia)(jia)断（耗(hao)尽），这(zhei)时(shi)(shi)即使(shi)uDS仍存在(zai)，也(ye)不(bu)会产生漏极电流(liu)，即iD=0。UP称为夹(jia)(jia)断电压或(huo)阈(yu)值电压，其值通常在(zai)–1V–10V之间N沟(gou)道(dao)(dao)耗(hao)尽型MOSFET的(de)输出特性曲(qu)线和转移特性曲(qu)线分别如(ru)图2—60（a）、（b）所示。在(zai)可变电阻区(qu)内，iD与uDS、uGS的(de)关系仍为

耗尽型场效应管