2022-2023学年高二物理竞赛课件:MOS场效应晶体管(共13张PPT)

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2022-2023学年高二物理竞赛课件:MOS场效应晶体管(共13张PPT)

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(共13张PPT)
MOS场效应晶体管
用来推导ID-VD关系的MOSFET示意图
MOS场效应晶体管
理想假设:
(1)忽略源区和漏区体电阻和电极接触电阻;
(2)沟道内掺杂均匀;
(3)载流子在反型层内的迁移率为常数;
(4)长沟道近似和缓变沟道近似,即Ex为一常数
(5)沟道中的电流主要是由漂移产生的
(4)VD继续增加,直到漏端
附近反型层电子消失, 称作沟道夹断,对应于B点,此时的VD=VDS定义为夹断电压
VG>VT的导通情况下,VD对电流ID的影响
VG>VT的导通情况下,VD对电流ID的影响
(5) VD>VDS时,沟道夹断部分ΔL增宽,夹断区载流子很少,电导率减小,VD超过VDS的部分主要降落在ΔL夹断区。
对于长沟道MOS, ΔL<VDS,ID基本保持 不变; 对于短沟道MOS( ΔL ~L),当VD>VDS,ID随VD的增加略 有增加
VGS>VT的导通情况下,VDS对电流ID的影响
(6)VG>VTH, VG越大,反型层电子越多,对应夹断的VDS越 大;ID-VD特性曲线起始斜率随VG增大而增大。
(7)MOS管输出电流受栅电压控制,VGVTH导通,导通情况下,VDVDS,MOS工作在饱和区

VG>VT的导通情况下,VD对电流ID的影响
MOS场效应晶体管
平方律理论假设栅上电荷的变化仅由反型电荷QI变化来平衡,即耗尽层宽度不变.在MOSFET沟道中,漂移占主导作用
MOS场效应晶体管
MOS场效应晶体管
线性区
感应沟道电荷
漂移电子电流

(6-70)式称为萨支唐(C.T. Sah)方程。
MOSFET的半导体的电势从S端的0升到D端的VD,平板电容器在源端的电势差VG-VTH-0,漏端VG-VTH-VD,中间任一点为VG-VTH-V(y)
6.5 MOS场效应晶体管
6.5 MOS场效应晶体管
饱和区
假设在L点发生夹断,
方法二:
总结
MOSFET的平方律理论
NMOS:VTH>0
VGVDVG>VTH MOSFET导通
VD>VDs
PMOS :VTH<0
VG>VTH, MOSFET截止
VG

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