金属氧化物半导体场效应晶体管.ppt

金属氧化物半导体场效应晶体管,Metal Oxide Semiconductor Filed Effect Transistor MOSFET,姓名：黄钰凯 导师：凌智勇,半导体,定义：半导体( semiconductor），指常温下导电性能介于导体(conductor)与绝缘体(insulator)之间的材料。,半导体按化学成分分类,锗和硅是最常用的元素半导体； 化合物半导体包括第和第族化合物（砷化镓、磷化镓等）、第和第族化合物( 硫化镉、硫化锌等)、氧化物(锰、铬、铁、铜的氧化物),以及由-族化合物和-族化合物组成的固溶体（镓铝砷、镓砷磷等）。,半导体按结构分类,P型半导体的导电特性：它是靠空穴导电，掺入的杂质越多，多子（空穴）的浓度就越高，导电性能也就越强。 N型半导体：在纯净的硅晶体中掺入五价元素（如磷），使之取代晶格中硅原子的位置形成N型半导体。,PN结的形成过程,在无外电场和其它激发作用下，参与扩散运动的多子数目等于参与漂移运动的少子数目，从而达到动态平衡，形成PN结。,晶体管,晶体管，本名是半导体三极管，是内部含有两个PN结，外部通常为三个引出电极的半导体器件。 由两个背靠背PN结构成的具有电流放大作用的晶体三极管，双极型晶体管有两种基本结构：PNP型和NPN型。,双极型晶体管分类,NPN型三极管，由三块半导体构成，其中两块N型和一块P型半导体组成，P型半导体在中间，两块N型半导体在两侧。,双极型晶体管分类,由两块P型半导体中间夹着一块N型半导体所组成的三极管，称为PNP型三极管。,晶体管的特性曲线,饱和区：iC明显受vCE控制的区域，该区域内，一般vCE0.7V (硅管)， iC不受iB控制。此时，发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小。 放大区：iC平行于vCE轴的区域，曲线基本平行等距，说明iC主要受iB控制此时，发射结正偏，集电结反偏。,晶体管的特性曲线,截止区：iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。此时， vBE小于死区电压。此时，发射结和集电结均反向偏置,金属-氧化物-半导体绝缘栅型场效应管 (Metal-Oxide-Semiconductor type FET),MOSFET由一个MOS电容和靠近MOS栅控区域的两个PN结组成。,栅 氧化层 硅衬底,源区沟道区漏区,N沟道增强型MOSFET,结构,器件版图和结构参数,结构参数：沟道长度 L、沟道宽度 W 、栅氧化层厚度T 、 源漏PN结结深X 材料参数：衬底掺杂浓度 N、载流子迁移率u,工作原理,电路连接,直流特性的定性描述：转移特性,工作在饱和区时，MOS管的正向受控作用，服从平方律关系式：,转移特性曲线反映VDS为常数时，VGS对ID的控制作用,可由输出特性转换得到。,VDS = 5V,VDS = 5V,转移特性曲线中,ID 0 时对应的VGS值, 即开启电压VGS（th） 。,NEMOS管输出特性曲线,输出特性曲线可划分四个区域：非饱和区、饱和区、截止区、击穿区。 非饱和区（又称可变电阻区） 特点：ID同时受UGS与UDS的控制。,NEMOS管输出特性曲线,饱和区（又称恒流区）特点：ID只受UGS控制，而与UDS近似无关，表现出类似三极管的正向 受控作用。 VGS(th)开启电压，开始有ID时对应的VGS值 击穿区 截止区（ID =0以下的