半導(dǎo)體器件——MOS管
時(shí)間:2018-03-14作者:華清遠(yuǎn)見(jiàn)
半導(dǎo)體器件是導(dǎo)電性介于良導(dǎo)電體與絕緣體之間,利用半導(dǎo)體材料特殊電特性來(lái)完成特定功能的電子器件,可用來(lái)產(chǎn)生、控制、接收、變換、放大信 號(hào)和進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。 場(chǎng)效應(yīng)晶體管是依靠一塊薄層半導(dǎo)體受橫向電場(chǎng)影響而改變其電阻(簡(jiǎn)稱(chēng)場(chǎng)效應(yīng)),使具有放大信號(hào)的功能。這薄層半導(dǎo)體的兩端接兩個(gè)電極稱(chēng)為源和漏?刂茩M向電場(chǎng)的電極稱(chēng)為柵。 根據(jù)柵的結(jié)構(gòu),場(chǎng)效應(yīng)晶體管可以分為三種: ①結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管(用PN結(jié)構(gòu)成柵極); ②MOS場(chǎng)效應(yīng)管(用金屬-氧化物-半導(dǎo)體構(gòu)成柵極,見(jiàn)金屬-絕緣體-半導(dǎo)體系統(tǒng)); ③MES場(chǎng)效應(yīng)管(用金屬與半導(dǎo)體接觸構(gòu)成柵極);其中MOS場(chǎng)效應(yīng)管使用最廣泛。尤其在大規(guī)模集成電路的發(fā)展中,MOS大規(guī)模集成電路具有特殊的優(yōu)越性。MES場(chǎng)效應(yīng)管一般用在GaAs微波晶體管上。 在MOS器件的基礎(chǔ)上,又發(fā)展出一種電荷耦合器件 (CCD),它是以半導(dǎo)體表面附近存儲(chǔ)的電荷作為信息,控制表面附近的勢(shì)阱使電荷在表面附近向某一方向轉(zhuǎn)移。這種器件通?梢杂米餮舆t線(xiàn)和存儲(chǔ)器等;配上光電二極管列陣,可用作攝像管。 MOS場(chǎng)效應(yīng)管的分類(lèi): MOS場(chǎng)效應(yīng)管按其溝道和工作類(lèi)型可分為四種:N溝道增強(qiáng)型、P溝道增強(qiáng)型、N溝道耗盡型、P溝道耗盡型。表2.1列出了四種場(chǎng)效應(yīng)管的特點(diǎn)。
特性曲線(xiàn) 圖2.4示出了增強(qiáng)型NMOS管共源電路的轉(zhuǎn)移特性和輸出特性曲線(xiàn)。
圖(a)的轉(zhuǎn)移特性曲線(xiàn)描述MOS管柵源電壓uGS和漏極電流iD之間的關(guān)系。因?yàn)閡GS是輸入回路的電壓,而iD是輸出回路的電流,故稱(chēng)轉(zhuǎn)移特性?梢钥闯觯 當(dāng)uGS很小時(shí):iD基本上為0,管子截止;當(dāng)uGS大于UTN(UTN稱(chēng)作開(kāi)啟電壓)時(shí):iD 隨uGS的增加而增加。 圖(b)的輸出特性曲線(xiàn)描述漏源電壓uDS和漏極電流iD之間的關(guān)系?梢钥闯觯肿魅齻(gè)區(qū)域: 夾斷區(qū): uGS < UTN的區(qū)域 。在夾斷區(qū),管子處于截止?fàn)顟B(tài),漏源間的等效電阻極高。漏極電流幾乎為0,輸出回路近似開(kāi)路; 可變電阻區(qū):uGS >UTN且uDS較小(uDS< uGS-UTN)的區(qū)域 。在可變電阻區(qū),iD和uDS之間呈線(xiàn)性關(guān)系,uGS值越大,曲線(xiàn)越陡,漏源間的等效電阻就越小; 恒流區(qū):uGS >UTN且uDS較大(uDS> uGS-UTN)的區(qū)域 。在恒流區(qū),iD只取決于uGS,而與uDS無(wú)關(guān)。 表2. 2列出了MOS管工作在截止和導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)的條件及特點(diǎn)。 表2.2
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