mos管特性曲線-電流方程與參數(shù)詳解

mos管

本文主要講N溝道增強(qiáng)型mos管特性曲線、電流方程及參數(shù)MOS管是金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，簡稱金氧半場效晶體管。

一般是金屬(metal)—氧化物(oxide)—半導(dǎo)體(semiconductor)場效應(yīng)晶體管，或者稱是金屬—絕緣體(insulator)—半導(dǎo)體。MOS管的source(源極)和drain(耗盡層)是可以對調(diào)的，他們都是在P型backgate中形成的N型區(qū)。在多數(shù)情況下，這個兩個區(qū)是一樣的，即使兩端對調(diào)也不會影響器件的性能。這樣的器件被認(rèn)為是對稱的。場效應(yīng)管分為PMOS管和NMOS管，屬于絕緣柵場效應(yīng)管。

mos管特性曲線、電流方程及參數(shù)詳解

(一)mos管特性曲線、電流方程

1、mos管特性曲線-輸出特性曲線：N溝道增強(qiáng)型MOS管的輸出特性曲線如圖1(a)所示。與結(jié)型場效應(yīng)管一樣,其輸出特性曲線也可分為可變電阻區(qū)、飽和區(qū)、截止區(qū)和擊穿區(qū)幾部分。

2、mos管特性曲線-轉(zhuǎn)移特性曲線：轉(zhuǎn)移特性曲線如圖1(b)所示,由于場效應(yīng)管作放大器件使用時是工作在飽和區(qū)(恒流區(qū)),此時iD幾乎不隨vDS而變化,即不同的vDS所對應(yīng)的轉(zhuǎn)移特性曲線幾乎是重合的,所以可用vDS大于某一數(shù)值(vDS＞vGS-VT)后的一條轉(zhuǎn)移特性曲線代替飽和區(qū)的所有轉(zhuǎn)移特性曲線。

iD與vGS的近似關(guān)系

與結(jié)型場效應(yīng)管相類似。在飽和區(qū)內(nèi),iD與vGS的近似關(guān)系式為：

式中IDO是vGS=2VT時的漏極電流iD。

(二)參數(shù)

MOS管的主要參數(shù)與結(jié)型場效應(yīng)管基本相同，只是增強(qiáng)型MOS管中不用夾斷電壓VP ，而用開啟電壓VT表征管子的特性。

各種場效應(yīng)管特性比較

各類FET的特性如下表所示：

mos管三個工作區(qū)-完全導(dǎo)通區(qū)、截止區(qū)、線性區(qū)分析

(1)可變電阻區(qū)(也稱非飽和區(qū))

滿足Ucs》Ucs(th)(開啟電壓)，uDs《UGs-Ucs(th)，為圖中預(yù)夾斷軌跡左邊的區(qū)域其溝道開啟。在該區(qū)域UDs值較小，溝道電阻基本上僅受UGs控制。當(dāng)uGs一定時，ip與uDs成線性關(guān)系，該區(qū)域近似為一組直線。這時場效管D、S間相當(dāng)于一個受電壓UGS控制的可變電阻。

(2)恒流區(qū)(也稱飽和區(qū)、放大區(qū)、有源區(qū))

滿足Ucs≥Ucs(h)且Ubs≥UcsUssth)，為圖中預(yù)夾斷軌跡右邊、但尚未擊穿的區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)，當(dāng)uGs一定時，ib幾乎不隨UDs而變化，呈恒流特性。i僅受UGs控制，這時場效應(yīng)管D、S間相當(dāng)于一個受電壓uGs控制的電流源。場效應(yīng)管用于放大電路時，一般就工作在該區(qū)域，所以也稱為放大區(qū)。

(3)夾斷區(qū)(也稱截止區(qū))

夾斷區(qū)(也稱截止區(qū))滿足ucs《Ues(th)為圖中靠近橫軸的區(qū)域，其溝道被全部夾斷，稱為全夾斷，io=0，管子不工作。

(4)擊穿區(qū)位

擊穿區(qū)位于圖中右邊的區(qū)域。隨著UDs的不斷增大，pn結(jié)因承受太大的反向電壓而擊穿，ip急劇增加。工作時應(yīng)避免管子工作在擊穿區(qū)。

轉(zhuǎn)移特性曲線可以從輸出特性曲線。上用作圖的方法求得。例如在下圖(a)中作Ubs=6V的垂直線，將其與各條曲線的交點(diǎn)對應(yīng)的i、Us值在ib- Uss 坐標(biāo)中連成曲線，即得到轉(zhuǎn)移性曲線，如圖下(b)所示。

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總結(jié)

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