第1章半导体器件基础

1、 第一章第一章 半导体器件基础半导体器件基础1.1 1.1 半导体的基本知识半导体的基本知识1.2 1.2 半导体二极管半导体二极管1.3 1.3 半导体三极管半导体三极管1.4 BJT1.4 BJT模型模型1.5 1.5 场效应管场效应管*11.1 1.1 半导体的基本知识半导体的基本知识 一、一、 本征半导体本征半导体1、半导体 导电能力介于导体和绝缘体之间的物体是半导体。 典型的半导体是硅Si和锗Ge，它们都是4价元素。sisi硅原子硅原子Ge锗原子锗原子Ge+4+4硅和锗最外层轨道上的硅和锗最外层轨道上的四个电子称为价电子。四个电子称为价电子。*2 本征半导体的共价键结构本征半导体的共

2、价键结构束缚电子束缚电子+4+4+4+4+4+4+4+4+4在绝对温度在绝对温度T=0K时，所有的价电子都被时，所有的价电子都被共价键紧紧束缚在共价键中，不会成为共价键紧紧束缚在共价键中，不会成为自由电子，自由电子，因此本征半导体的导电能力因此本征半导体的导电能力很弱，接近绝缘体。很弱，接近绝缘体。2、本征半导体本征半导体：化学成分纯净的半导体晶体。制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到99.9999999%，常称为“九个9”。*3 当温度升高或受到光的照射时，束缚电子能量增高，有的电子可以挣脱原子核的束缚，而参与导电，成为自由电子。自由电子自由电子+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴空穴

3、 自由电子产生的同时，在其原来的共价键中就出现了一个空位，称为空穴。3、本征激发*4自由电子自由电子 带负电荷带负电荷 电子流电子流+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由电子自由电子E = =总电流总电流载流子载流子空穴空穴 带正电荷带正电荷 空穴流空穴流本征半导体的导电性取决于外加能量：本征半导体的导电性取决于外加能量：温度变化，导电性变化；光照变化，导电性变化。温度变化，导电性变化；光照变化，导电性变化。4、导电机制、导电机制*51、N型半导体型半导体多余电子磷原子硅原子+4+4+4+4+4+4+4+4+5多数载流子自由电子，少数载流子 空穴 在本征半导体中掺入五价杂质元素，例如磷，砷等

4、，称为N型半导体。 二二. . 杂质半导体杂质半导体 在本征半导体中掺入某些微量杂质元素后的半导体称为杂质半导体。施主杂质*6 在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓等。空穴硼原子硅原子+4+4+4+4+4+4+3+4+4多数载流子空穴，少数载流子自由电子2. P型半导体受主杂质*7内电场E因多子浓度差形成内电场多子的扩散 空间电荷区 阻止多子扩散，促使少子漂移达到平衡。PN结合+P型半导体+N型半导体+空间电荷区空间电荷区多子扩散电流多子扩散电流少子漂移电流少子漂移电流耗尽层耗尽层三三. PN. PN结及其单向导电性结及其单向导电性 1 . PN结的形成 *82. PN结的单向导电性结的单

5、向导电性(1) 加正向电压（正偏）加正向电压（正偏）电源正极接电源正极接P区，负极接区，负极接N区区 外电场的方向与内电场方向相反。外电场的方向与内电场方向相反。 外电场削弱内电场外电场削弱内电场 耗尽层变窄耗尽层变窄 扩散运动漂移运动扩散运动漂移运动多子多子扩散形成正向电流扩散形成正向电流I I F F+P型半导体+N型半导体+WER空间电荷区内电场E正向电流正向电流 *9(2) 加反向电压加反向电压电源正极接电源正极接N区，负极接区，负极接P区区 外电场的方向与内电场方向相同。外电场的方向与内电场方向相同。 外电场加强内电场外电场加强内电场 耗尽层变宽耗尽层变宽 漂移运动扩散运动漂移运动扩

6、散运动少子漂移形成反向电流少子漂移形成反向电流I I R R+内电场+E+EW+空 间 电 荷 区+R+IRPN 在一定的温度在一定的温度下，由本征激发下，由本征激发产生的少子浓度产生的少子浓度是一定的，故是一定的，故IR基本上与外加反基本上与外加反压的大小无关压的大小无关，所以称为所以称为反向饱反向饱和电流和电流。但。但IR与与温度有关。温度有关。 *10 PN结加正向电压时，具有较大的正向结加正向电压时，具有较大的正向扩散电流，呈现低电阻，扩散电流，呈现低电阻， PN结导通；结导通； PN结加反向电压时，具有很小的反向结加反向电压时，具有很小的反向漂移电流，呈现高电阻，漂移电流，呈现高电阻

7、， PN结截止。结截止。 由此可以得出结论：由此可以得出结论：PN结具有单向导结具有单向导电性。电性。*113. PN结结的伏安特性曲线及表达式的伏安特性曲线及表达式 根据理论推导，根据理论推导，PNPN结的伏安特性曲线如图结的伏安特性曲线如图正偏正偏IF（多子扩散）（多子扩散）IR（少子漂移）（少子漂移）反偏反偏反向饱和电流反向饱和电流反向击穿电压反向击穿电压反向击穿反向击穿热击穿热击穿烧坏烧坏PN结结电击穿电击穿可逆可逆*12)1(eTSUuIi 根据理论分析：根据理论分析：UT =kT/q 称为温度的电压当量称为温度的电压当量其中其中k为玻耳兹曼常数为玻耳兹曼常数 1.381023q 为

8、电子电荷量为电子电荷量1.6109T 为热力学温度为热力学温度 对于室温（相当对于室温（相当T=300 K）则有则有UT=26 mV。当当 u0 uUT时时1eTUuTeSUuIi 当当 u|U T |时时1eTUuSIi*134. PN结的电容效应结的电容效应 当外加电压发生变化时，耗尽层的宽度要相应当外加电压发生变化时，耗尽层的宽度要相应地随之改变，即地随之改变，即PN结中存储的电荷量要随之变化结中存储的电荷量要随之变化，就像电容充放电一样。，就像电容充放电一样。 (1) 势垒电容势垒电容CB空空间间电电荷荷区区W+R+E+PN*14(2) 扩散电容扩散电容CD 当外加正向电压当外加正向电

9、压不同时，不同时，PN结两侧结两侧堆积的少子的数量及堆积的少子的数量及浓度梯度也不同，这浓度梯度也不同，这就相当电容的充放电就相当电容的充放电过程过程。+NPpLx浓浓度度分分布布耗耗尽尽层层NP区区区区中中空空穴穴区区中中电电子子区区浓浓度度分分布布nL电容效应在交流信号作用下才会明显表现出来电容效应在交流信号作用下才会明显表现出来极间电容（结电容）极间电容（结电容）*151.2 1.2 半导体二极管半导体二极管 二极管二极管 = PN结结 + 管壳管壳 + 引线引线NP结构结构符号符号阳极阳极+阴极阴极-*16 二极管按结构分三大类：二极管按结构分三大类：(1) 点接触型二极管点接触型二极

10、管 PN结面积小，结电容小，结面积小，结电容小，用于检波和变频等高频电路用于检波和变频等高频电路。N型 锗正 极 引 线负 极 引 线外 壳金 属 触 丝*17(3) 平面型二极管平面型二极管 用于集成电路制造工艺中。用于集成电路制造工艺中。PN 结面积可大可小，用结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。于高频整流和开关电路中。(2) 面接触型二极管面接触型二极管 PN结面积大，用结面积大，用于工频大电流整流电路于工频大电流整流电路。SiO2正 极 引 线负 极 引 线N型 硅P型 硅负 极 引 线正 极 引 线N型 硅P型 硅铝 合 金 小 球底 座*18半导体二极管的型号半导体二极管的型

11、号国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：2AP9用数字代表同类器件的不同规格。用数字代表同类器件的不同规格。代表器件的类型，代表器件的类型，P为普通管，为普通管，Z为整流管，为整流管，K为开关管。为开关管。代表器件的材料，代表器件的材料，A为为N型型Ge，B为为P型型Ge， C为为N型型Si， D为为P型型Si。2代表二极管，代表二极管，3代表三极管。代表三极管。*19 一一 、半导体二极管的、半导体二极管的VAVA特性曲线特性曲线(1) 正向特性正向特性导通压降导通压降反向饱和电流反向饱和电流(2) 反向特性反向特性死区死区电压电压iu0击穿电压击穿

12、电压UBR实验曲线实验曲线uEiVmAuEiVuA锗锗 硅：硅：0.7 V 锗：锗：0.3V*20二二. . 二极管的模型及近似分析计算二极管的模型及近似分析计算例：例：IR10VE1k) 1(eTSUuIiD非线性器件非线性器件iu0iuRLC线性器件线性器件Riu *21二极管的模型二极管的模型iuDU+-uiDUDU串联电压源模型串联电压源模型DUu DUu U D 二极管的导通压降。硅管二极管的导通压降。硅管 0.7V；锗管；锗管 0.3V。理想二极管模型理想二极管模型ui正偏正偏反偏反偏-+iu导通压降导通压降二极管的二极管的VA特性特性-+iuiu0*22*230iu(a )0iu

13、(b )rD0iu(c )rDrr0iu(d )rDrrUr理想二极管rDrDrrrDrrUr二极管的近似分析计算二极管的近似分析计算IR10VE1kIR10VE1k例：例：串联电压源模型串联电压源模型mA3 . 9K1V)7 . 010(I测量值测量值 9.32mA相对误差相对误差00002 . 010032. 99.332. 9理想二极管模型理想二极管模型RI10VE1kmA10K1V10I相对误差相对误差0000710032. 932. 9100.7V*24例：例：二极管构成的限幅电路如图所示，二极管构成的限幅电路如图所示，R1k，UREF=2V，输入信号为，输入信号为ui。 (1)若若

14、 ui为为4V的直流信号，分别采用理想二极管模型、的直流信号，分别采用理想二极管模型、理想二极管串联电压源模型计算电流理想二极管串联电压源模型计算电流I和输出电压和输出电压uo+-+UIuREFRiuO解解：（1）采用理想模型分析。）采用理想模型分析。 采用理想二极管串联电压源模型分析。采用理想二极管串联电压源模型分析。mA2k12VV4REFiRUuIV2REFoUumA31k1V702VV4DREFi.RUUuI2.7V0.7VV2DREFoUUu*25（2）如果）如果ui为幅度为幅度4V的交流三角波，波形如图（的交流三角波，波形如图（b）所）所示，分别采用理想二极管模型和理想二极管串联电

15、压源模示，分别采用理想二极管模型和理想二极管串联电压源模型分析电路并画出相应的输出电压波形。型分析电路并画出相应的输出电压波形。+-+UIuREFRiuO解：解：采用理想二极管采用理想二极管模型分析。波形如图所示。模型分析。波形如图所示。0-4V4Vuit2V2Vuot*2602.7Vuot0-4V4Vuit2.7V 采用理想二极管串联采用理想二极管串联电压源模型分析，波形电压源模型分析，波形如图所示。如图所示。+-+UIuREFRiuO*27三三. . 二极管的主要参数二极管的主要参数 (1) 最大整流电流最大整流电流IF二极管长期连续工作时，允许通过二极管的最大整流电流的平均值。(2) 反

16、向击穿电压反向击穿电压UBR 二极管反向电流二极管反向电流急剧增加时对应的反向急剧增加时对应的反向电压值称为反向击穿电压值称为反向击穿电压电压UBR。 (3) 反向电流反向电流I IR R 在室温下，在规定的反向电压下的反向电流值。硅二极管的反向在室温下，在规定的反向电压下的反向电流值。硅二极管的反向电流一般在纳安电流一般在纳安(nA)级；锗二极管在微安级；锗二极管在微安( A)级。级。*28当稳压二极管工作在反向当稳压二极管工作在反向击穿状态下击穿状态下,工作电流工作电流IZ在在Izmax和和Izmin之间变化时之间变化时,其其两端电压近似为常数两端电压近似为常数稳定稳定电压电压四、稳压二极

17、管四、稳压二极管 稳压二极管是应用在反向击穿区的特殊二极管稳压二极管是应用在反向击穿区的特殊二极管+-DZiuUZIUIzminIzmax正向同正向同二极管二极管UZ限流电阻限流电阻Ui*29 稳压二极管的主要稳压二极管的主要 参数参数 (1) 稳定电压稳定电压UZ (2) 动态电阻动态电阻rZ 在规定的稳压管反向工作电流在规定的稳压管反向工作电流IZ下下，所对应的反向工作电压。，所对应的反向工作电压。 rZ = U / I rZ愈小，反映稳压管的击穿特性愈愈小，反映稳压管的击穿特性愈陡。陡。 (3) (3) 最小稳定工作最小稳定工作 电流电流IZmin 保证稳压管击穿所对应的电流，若保证稳压

18、管击穿所对应的电流，若IZIZmin则不能稳压。则不能稳压。 (4) (4) 最大稳定工作电流最大稳定工作电流IZmax 超过超过Izmax稳压管会因功耗过大而烧坏。稳压管会因功耗过大而烧坏。iuUZIUIzminIzmax*30 1.3 半导体三极管 半导体三极管，也叫晶体三极管。半导体三极管，也叫晶体三极管。由于工作时，多数载流子和少数载流子由于工作时，多数载流子和少数载流子都参与运行，因此，还被称为都参与运行，因此，还被称为双极型晶双极型晶体管体管（Bipolar Junction Transistor,Bipolar Junction Transistor,简称简称BJTBJT）。）。

19、 BJTBJT是由两个是由两个PNPN结组成的。结组成的。*31一一. .晶体三极管的结构晶体三极管的结构NPN型PNP型符号符号:-bce-ebc 三极管的结构特点三极管的结构特点:（1）发射区的掺杂浓度集电区掺杂浓度。）发射区的掺杂浓度集电区掺杂浓度。（2）基区要制造得很薄且浓度很低。）基区要制造得很薄且浓度很低。-NNP发射区集电区基区发射结 集电结ecb发射极集电极基极-PPN发射区集电区基区发射结 集电结ecb发射极集电极基极*32（3 3）因为集电结反偏，收集）因为集电结反偏，收集扩散到集电区边缘的电子，形扩散到集电区边缘的电子，形成电流成电流I IC C 。NNPBBVCCVRb

20、RCebcIENEPIIEBICNICICBOI 另外，集电结区的少子形成漂移电流另外，集电结区的少子形成漂移电流ICBO。 （1 1）因为发射结正偏，所以发射）因为发射结正偏，所以发射区向基区注入电子区向基区注入电子 ，形成了扩散电流形成了扩散电流I IENEN 。同时从基区向发射区也有空穴的。同时从基区向发射区也有空穴的扩散运动，形成的电流为扩散运动，形成的电流为I IEPEP。但其数量但其数量小，可忽略小，可忽略。 所以发射极电流所以发射极电流I I E E I I EN EN 。 （2 2）发射区的电子注入）发射区的电子注入基区后，变成了少数载流子。基区后，变成了少数载流子。少部分遇到

21、的空穴复合掉，形少部分遇到的空穴复合掉，形成成I IBNBN。所以。所以基极电流基极电流I I B B I I BN BN 。大部分到达了集电区的边。大部分到达了集电区的边缘。缘。二二 BJTBJT的内部工作原理（的内部工作原理（NPNNPN管）管）*332 2电流分配关系电流分配关系三个电极上的电流关系三个电极上的电流关系: :IE =IC+IBNNPBBVCCVRbRCebcIENEPIIEBICNICICBOIECBOECIIII(1)(1)IC与与I E之间的关系之间的关系:其值的大小约为其值的大小约为0.90.90.990.99。 (2)IC与与I B之间的关系：之间的关系： 1令令

22、：BCEOBCIIII 得：得：*34三三. BJT. BJT的特性曲线（共发射极接法）的特性曲线（共发射极接法）(1) (1) 输入特性曲线输入特性曲线 iB=f(uBE) uCE=const+i-uBE+-uBTCE+Ci（1 1）u uCECE=0V=0V时，相当于两个时，相当于两个PNPN结并联。结并联。0.40.2i(V)(uA)BE80400.80.6Bu=0VuCE 1VCEu（3）uCE 1V再增加时，曲线右移很不明显。再增加时，曲线右移很不明显。（2）当）当uCE=1V时，时， 集电结已进入反偏状态，开始收集电子，所以基区复集电结已进入反偏状态，开始收集电子，所以基区复合减少

23、，合减少， 在同一在同一uBE 电压下，电压下，iB 减小。特性曲线将向右稍微移动一些。减小。特性曲线将向右稍微移动一些。*35 (2)(2)输出特性曲线输出特性曲线 i iC C= =f f( (u uCECE) ) i iB B=const=const 现以现以i iB B=60uA=60uA一条加以说明。一条加以说明。 （1）当）当uCE=0 V时，因集电极无收集作用，时，因集电极无收集作用，iC=0。（2） uCE Ic 。 （3） 当当uCE 1V后，后，收集电子的能力足够强。收集电子的能力足够强。这时，发射到基区的电这时，发射到基区的电子都被集电极收集，形子都被集电极收集，形成成i

24、C。所以。所以uCE再增加，再增加，iC基本保持不变。基本保持不变。同理，可作出同理，可作出iB=其他值的曲线。其他值的曲线。 iCCE(V)(mA)=60uAIBu=0BBII=20uABI=40uAB=80uAI=100uAIB*36 输出特性曲线可以分为三个区域输出特性曲线可以分为三个区域: :饱和区饱和区iC受受uCE显著控制的区域，该区域内显著控制的区域，该区域内uCE0.7 V。 此时发射结正偏，集电结也正偏。此时发射结正偏，集电结也正偏。截止区截止区iC接近零的区域，相当接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。的曲线的下方。 此时，发射结反偏，集电结反偏。此时，发射结反偏，集电结

25、反偏。放大区放大区 曲线基本平行等曲线基本平行等 距。距。 此时，发此时，发 射结正偏，集电射结正偏，集电 结反偏。结反偏。 该区中有：该区中有：BCII iCIBIB=0uCE(V)(mA)=20uABI=40uABI=60uABI=80uABI=100uA饱和区饱和区放大区放大区截止区截止区*37四四. BJT. BJT的主要参数的主要参数1.1.电流放大系数电流放大系数（2 2）共基极电流放大系数：）共基极电流放大系数： BCII BCii ECII ECii iCE=20uA(mA)B=40uAICu=0(V)=80uAIBBBIBiIBI =100uACBI=60uAi一般取一般取2

26、0200之间之间2.31.538A60mA3 . 2BCII40A40)-(60mA)5 . 13 . 2(BCii（1 1）共发射极电流放大系数：）共发射极电流放大系数：*38 2.2.极间反极间反向电流向电流 （2）集电极发射极间的穿）集电极发射极间的穿透电流透电流ICEO 基极开路时，集电极到发射基极开路时，集电极到发射极间的电流极间的电流穿透电流穿透电流 。其大小与温度有关。其大小与温度有关。 （1）集电极基极间反向饱和电流）集电极基极间反向饱和电流ICBO 发射极开路时，在其集电结上加反向电压，得到反向电流。发射极开路时，在其集电结上加反向电压，得到反向电流。它实际上就是它实际上就是

27、一个一个PNPN结的反向电流。结的反向电流。其大小与温度有关。其大小与温度有关。 锗管：锗管：I CBO为微安数量级，为微安数量级， 硅管：硅管：I CBO为纳安数量级。为纳安数量级。CBOCEO)1 (II+ICBOecbICEO*39 3.3.极限参数极限参数 I Ic c增加时，增加时， 要下降。当要下降。当 值值下降到线性放大下降到线性放大区区 值的值的7070时，所对应的集电极电流称为集电极最大时，所对应的集电极电流称为集电极最大允许电流允许电流I ICMCM。（1）集电极最大允许电流）集电极最大允许电流ICM（2）集电极最大允）集电极最大允许功率损耗许功率损耗PCM 集电极电流通过

28、集集电极电流通过集电结时所产生的功耗，电结时所产生的功耗， PC= ICUCE BICEui(V)IBC=100uAB=80uA=60uA(mA)IIB=0B=40uA=20uABIIPCM|UP|SEGDEDGmAiD( a )aSEGDEDGmAiD( b )aa*55 2) 转移特性 在饱和区,漏源电压一定时,iD随uGS变化的关系曲线称为转移特性,即 iD=f2(uDS,uGS) *56图150 N沟道结型场效应管的转移特性曲线 15 VuGS / V00.10.20.30.4 0.5 1.0 1.5 2.0 2.50.513 VuDS 40 V iD / mA1 V2 V5 V一.

29、绝缘栅场效应三极管 绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管 ( Metal Oxide Semiconductor FET)，简称简称MOSFET。分为：分为： 增强型增强型 N沟道、沟道、P沟道沟道 耗尽型耗尽型 N沟道、沟道、P沟道沟道 1.1.N沟道增强型沟道增强型MOS管管 （1 1）结构结构 4个电极：漏极个电极：漏极D，源极源极S，栅极，栅极G和和 衬底衬底B。-gsdb符号：符号：-N+NP衬底sgdb源极栅极漏极衬底*57 当当u uGSGS0V0V时时纵向电纵向电场场将靠近栅极下方的空穴向将靠近栅极下方的空穴向下排斥下排斥耗尽层。耗尽层。（2 2）工作原理）工作原理 当当uGS=0

30、V时，漏源之间相当两个背靠背的时，漏源之间相当两个背靠背的 二极管，在二极管，在d、s之间加上电压也不会形成电流，即管子截止。之间加上电压也不会形成电流，即管子截止。 再增加再增加u uGSGS纵向电场纵向电场将将P P区少子电子聚集到区少子电子聚集到P P区表面区表面形成导电沟道形成导电沟道( (反型反型层），如果此时加有漏源电压，层），如果此时加有漏源电压，就可以形成漏极电流就可以形成漏极电流i id d。栅源电压栅源电压uGS的控制作用的控制作用-P衬底sgN+bdVDD二氧化硅+N-s二氧化硅P衬底gDDV+Nd+bNVGGid*58 定义：定义： 开启电压（开启电压（ Uth）刚刚产

31、生沟道所需的刚刚产生沟道所需的栅源电压栅源电压UGS。 N沟道增强型沟道增强型MOS管的基本特性：管的基本特性： uGS Uth，管子截止，管子截止， uGS Uth，管子导通。，管子导通。 uGS 越大，沟道越宽，在相同的漏源电压越大，沟道越宽，在相同的漏源电压uDS作作用下，漏极电流用下，漏极电流ID越大。越大。*59 漏源电压漏源电压u uDSDS对漏极电流对漏极电流i id d的控制作用的控制作用 当当u uGSGSU Uthth，且固定为某一值时，来分析漏源电，且固定为某一值时，来分析漏源电压压u uDSDS对漏极电流对漏极电流I ID D的影响。的影响。（设（设U Uthth=2V

32、=2V， u uGSGS=4V=4V） （a）uds=0时，时， id=0。（b）uds id； 同时沟道靠漏区变窄。同时沟道靠漏区变窄。（c）当）当uds增加到使增加到使ugd=Uth时，时，沟道靠漏区夹断，称为沟道靠漏区夹断，称为预夹断预夹断。（d）uds再增加，预夹断区再增加，预夹断区加长，加长， uds增加的部分基本降增加的部分基本降落在随之加长的夹断沟道上落在随之加长的夹断沟道上， id基本不变。基本不变。-s二氧化硅P衬底gDDV+Nd+bNVGGid-二氧化硅NisdNVb+DDdVP衬底GGg-GGbVd二氧化硅siNgDD+dP衬底VN+-P衬底d+dDDVs+二氧化硅NNb

33、iGGVg*60（3 3）特性曲线）特性曲线 四个区：四个区：（a）可变电阻区）可变电阻区（预夹断前）。（预夹断前）。 输出特性曲线：输出特性曲线：iD=f(uDS) uGS=consti(V)(mA)DDSuGS=6Vuu=5VGS=4VuGSu=3VGS（b）恒流区也称饱和）恒流区也称饱和 区（预夹断区（预夹断 后）。后）。 （c）夹断区（截止区）。）夹断区（截止区）。 （d）击穿区。）击穿区。可变电阻区可变电阻区恒流区恒流区截止区截止区击穿区击穿区*61 转移特性曲线转移特性曲线： i iD D= =f f( (u uGSGS) ) u uDSDS=const=const 可根据输出特性

34、曲线作出可根据输出特性曲线作出移特性曲线移特性曲线。例：作例：作uDS=10V的一条的一条转移特性曲线：转移特性曲线：i(mA)DGS=6Vuu=5VGS=4VuGSu=3VGSuDS(V)Di(mA)10V12341432(V)uGS246UT*62 一个重要参数一个重要参数跨导跨导gm： gm= iD/ uGS uDS=const (单位单位mS) gm的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用。的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用。 在转移特性曲线上，在转移特性曲线上， gm为的曲线的斜率。为的曲线的斜率。 在输出特性曲线上也可求出在输出特性曲线上也可求出gm。1(mA)DSu=6V=

35、3VuuGS(V)1D624i43=5V(mA)243iDG S210V(V)uG SiDG SuiD*63 2.N2.N沟道耗尽型沟道耗尽型MOSFETMOSFET特点：特点： 当当u uGSGS=0=0时，就有沟道，时，就有沟道，加入加入u uDSDS，就有就有i iD D。 当当u uGSGS0 0时，沟道增宽，时，沟道增宽，i iD D进一步增加。进一步增加。 当当u uGSGS0 0时，沟道变窄，时，沟道变窄，i iD D减小。减小。 在栅极下方的在栅极下方的SiO2绝缘层中掺入了大量的金属正离子。所绝缘层中掺入了大量的金属正离子。所以当以当uGS=0时，这些正离子已经感应出反型层，

36、形成了沟道。时，这些正离子已经感应出反型层，形成了沟道。 定义：定义： 夹断电压（夹断电压（ UP）沟道刚刚消失所需的栅源电压沟道刚刚消失所需的栅源电压uGS。-g漏极s+N衬底P衬底源极d栅极bN+ +-sbgd*64N沟道耗尽型沟道耗尽型MOSFET的的特性曲线特性曲线输出特性曲线输出特性曲线转移特性曲线转移特性曲线1GSu01D(V)-12-2(mA)432i42uu310V=+2V1DSGSD(mA)i= -1VuGSGSGS=0V=+1Vuu(V)= -2VUPGSuUP*65 3 3、P P沟道耗尽型沟道耗尽型MOSFETMOSFET P P沟道沟道MOSFETMOSFET的工作原理与的工作原理与N N沟道沟道 MOSFETMOSFET完全相同，只不过导电的载流完全相同，只不过导电的载流子不同，供电电压极性不同而已。这如子不同，供电电压极性不同而已