mos管特性曲線、電流方程及參數詳解

mos管

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

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

mos管特性曲線、電流方程及參數詳解

（一）mos管特性曲線、電流方程

mos管特性曲線

1、mos管特性曲線-輸出特性曲線：N溝道增強型MOS管的輸出特性曲線如圖1(a)所示。與結型場效應管一樣,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-轉移特性曲線：轉移特性曲線如圖1(b)所示,由于場效應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所對應的轉移特性曲線幾乎是重合的,所以可用vDS大于某一數值(vDS＞vGS-VT)后的一條轉移特性曲線代替飽和區(qū)的所有轉移特性曲線。

iD與vGS的近似關系

與結型場效應管相類似。在飽和區(qū)內,iD與vGS的近似關系式為：

mos管特性曲線

式中IDO是vGS=2VT時的漏極電流iD。

（二）參數

MOS管的主要參數與結型場效應管基本相同，只是增強型MOS管中不用夾斷電壓VP ，而用開啟電壓VT表征管子的特性。

各種場效應管特性比較

各類FET的特性如下表所示：

mos管特性曲線

mos管三個工作區(qū)-完全導通區(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uGs一定時，ip與uDs成線性關系，該區(qū)域近似為一組直線。這時場效管D、S間相當于一個受電壓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），為圖中預夾斷軌跡右邊、但尚未擊穿的區(qū)域，在該區(qū)域內，當uGs一定時，ib幾乎不隨UDs而變化，呈恒流特性。i僅受UGs控制，這時場效應管D、S間相當于一個受電壓uGs控制的電流源。場效應管用于放大電路時，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結因承受太大的反向電壓而擊穿，ip急劇增加。工作時應避免管子工作在擊穿區(qū)。

轉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對應的i、Us值在ib- Uss 坐標中連成曲線，即得到轉移性曲線，如圖下（b）所示。

mos管特性曲線