《NMOS管的开关特性管的开关特性管的开关特性管的开关特性 一》由会员分享，可在线阅读，更多相关《NMOS管的开关特性管的开关特性管的开关特性管的开关特性 一（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、NMOS 管的开关特性管的开关特性管的开关特性管的开关特性 一、静态特 性 MOS 管作为开关元件，同样是工作在截止或导通两种状态。由于 MOS 管是电压控制元件，所以主要由栅源电压 uGS 决定其工作状态。图 3.8(a) 为由 NMOS 增强型管构成的开关电路。(a)(b)(g)图 3.8 NMOS 管构成的开关电路及其等效电路工作特性如下：探uGSV开启电压UT： MOS管工作在截止区，漏源电流iDS基本为0,输出电压uDSUDD, MOS管处于断开状态，其等效 电路如图3.8(b)所示。探uGS开启电压UT： MOS管工作在导通区，漏源电流iDS=UDD/(RD+rDS)。其中，rDS
2、为MOS管导通时的漏源电阻。输出电 压 UDS=UDD rDS/(RD+rDS),如果 rDSVVRD，则 uDS0V, MOS 管处于接 通状态，其等效电路如图3.8(c)所示。二、动态特性 MOS管在导通与截 止两种状态发生转换时同样存在过渡过程，但其动态特性主要取决于与电路有关 的杂散电容充、放电所需的时间，而管子本身导通和截止时电荷积累和消散的时 间是很小的。图3.9(a)和)分别给出了一个NMOS管组成的电路及其动态特性示意图UO| vGS-VT）后的一条转移特性曲线代替饱和区的所有转移特性曲线MOS管的主要参数与结型场效应管基本相同，只是增强型MOS管中不用夹断电压VP，而 用开启
3、电压VT表征管子的特性。N沟道耗尽型MOS管结构：N沟道耗尽型MOS管与N沟道增强型MOS管基本相似。区别：耗尽型MOS管在vGS=0时，漏一源极间已有导电沟道产生增强型MOS管要在vGSVT时才出现导电沟道。原因：制造N沟道耗尽型MOS管时，在SiO2绝缘层中掺入了大量的碱金属正离子Na+或 K+（制造P沟道耗尽型MOS管时掺入负离子），因此即使vGS=0时，在这些正离子产生的 电场作用下，漏一源极间的P型衬底表面也能感应生成N沟道（称为初始沟道），只要加上正 向电压vDS，就有电流iD。如果加上正的vGS,栅极与N沟道间的电场将在沟道中吸引来更多的电子，沟道加宽，沟 道电阻变小，iD增大。
4、反之vGS为负时，沟道中感应的电子减少，沟道变窄，沟道电阻变 大，iD减小。当vGS负向增加到某一数值时，导电沟道消失，iD趋于零，管子截止，故称 为耗尽型。沟道消失时的栅一源电压称为夹断电压，仍用VP表示。与N沟道结型场效应管 相同，N沟道耗尽型MOS管的夹断电压VP也为负值，但是，前者只能在vGSvO的情况下 工作。而后者在vGS=O, vGS0, VPvvGSvO的情况下均能实现对iD的控制，而且仍能保 持栅-源极间有很大的绝缘电阻，使栅极电流为零。这是耗尽型MOS管的一个重要特点。 电流方程：在饱和区内，耗尽型MOS管的电流方程与结型场效应管的电流方程相同。 使用场效应管的注意事项1.
5、 从场效应管的结构上看，其源极和漏极是对称的，因此源极和漏极可以互换。但有些场 效应管在制造时已将衬底引线与源极连在一起，这种场效应管的源极和漏极就不能互换了。2. 场效应管各极间电压的极性应正确接入，结型场效应管的栅-源电压vGS的极性不能接 反。3. 当MOS管的衬底引线单独引出时，应将其接到电路中的电位最低点（对N沟道MOS管 而言）或电位最高点（对P沟道MOS管而言），以保证沟道与衬底间的PN结处于反向偏 置，使衬底与沟道及各电极隔离。4. MOS管的栅极是绝缘的，感应电荷不易泄放，而且绝缘层很薄，极易击穿。所以栅极不 能开路，存放时应将各电极短路。焊接时，电烙铁必须可靠接地，或者断电
6、利用烙铁余热焊 接，并注意对交流电场的屏蔽。场效应管与三极管的性能比较1. 场效应管的源极s、栅极g、漏极d分别对应于三极管的发射极e、基极b、集电极c， 它们的作用相似。2. 场效应管是电压控制电流器件，由vGS控制iD,其放大系数gm 一般较小，因此场效应 管的放大能力较差；三极管是电流控制电流器件，由iB （或iE）控制iC。3. 场效应管栅极几乎不取电流；而三极管工作时基极总要吸取一定的电流。因此场效应管 的输入电阻比三极管的输入电阻高。4场效应管只有多子参与导电；三极管有多子和少子两种载流子参与导电，因少子浓度受 温度、辐射等因素影响较大，所以场效应管比三极管的温度稳定性好、抗辐射能
7、力强。在环 境条件（温度等）变化很大的情况下应选用场效应管。5. 场效应管在源极未与衬底连在一起时，源极和漏极可以互换使用，且特性变化不大；而 三极管的集电极与发射极互换使用时，其特性差异很大，b值将减小很多。6. 场效应管的噪声系数很小，在低噪声放大电路的输入级及要求信噪比较高的电路中要选 用场效应管。7. 场效应管和三极管均可组成各种放大电路和开关电路，但由于前者制造工艺简单，且具 有耗电少，热稳定性好，工作电源电压范围宽等优点，因而被广泛用于大规模和超大规模集 成电路中。CMOS工作原理什么是CMOS-IC？金属-氧化物-半导体(Metal-Oxide-Semiconductor)结构的
8、晶体管简称MOS晶体管，有P型MOS管和N型MOS管之分。由MOS管构成的集成电路称为MOS集成电路，而由PMOS管和NMOS管共同构成的互补型MOS集成电路即为CMOS-IC( Complementary MOS In tegrated Circuit )。CMOS集成电路的性能特点微功耗CMOS电路的单门静态功耗在毫微瓦(nw)数量级 高噪声容限一CMOS电路的噪声容限一般在40%电源电压以上。宽工作电压范围一CMOS电路的电源电压一般为1.518伏。高逻辑摆幅CMOS电路输出高、低电平的幅度达到全电为VDD,逻辑、0为VSS。高输入阻抗-CMOS电路的输入阻抗大于108Q,般可达1010Q。高扇出能力-CMOS电路的扇出能力大于50。低输入电容-CMOS电路的输入电容一般不大于5PF。宽工作温度范围一陶瓷封装的CMOS电路工作温度范围为-55 0C 125 0C；塑封的 CMOS 电路为 一 40 0C 85 0C。
