mos管特性曲线-电流方程与参数详解

mos管

本文主要讲N沟道增强型mos管特性曲线、电流方程及参数MOS管是金属-氧化物半导体场效应晶体管，简称金氧半场效晶体管。

一般是金属(metal)—氧化物(oxide)—半导体(semiconductor)场效应晶体管，或者称是金属—绝缘体(insulator)—半导体。MOS管的source(源极)和drain(耗尽层)是可以对调的，他们都是在P型backgate中形成的N型区。在多数情况下，这个两个区是一样的，即使两端对调也不会影响器件的性能。这样的器件被认为是对称的。场效应管分为PMOS管和NMOS管，属于绝缘栅场效应管。

mos管特性曲线、电流方程及参数详解

(一)mos管特性曲线、电流方程

1、mos管特性曲线-输出特性曲线：N沟道增强型MOS管的输出特性曲线如图1(a)所示。与结型场效应管一样,其输出特性曲线也可分为可变电阻区、饱和区、截止区和击穿区几部分。

2、mos管特性曲线-转移特性曲线：转移特性曲线如图1(b)所示,由于场效应管作放大器件使用时是工作在饱和区(恒流区),此时iD几乎不随vDS而变化,即不同的vDS所对应的转移特性曲线几乎是重合的,所以可用vDS大于某一数值(vDS＞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。

iD与vGS的近似关系

与结型场效应管相类似。在饱和区内,iD与vGS的近似关系式为：

式中IDO是vGS=2VT时的漏极电流iD。

(二)参数

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 ，而用开启电压VT表征管子的特性。

各种场效应管特性比较

各类FET的特性如下表所示：

mos管三个工作区-完全导通区、截止区、线性区分析

(1)可变电阻区(也称非饱和区)

满足Ucs》Ucs(th)(开启电压)，uDs《UGs-Ucs(th)，为图中预夹断轨迹左边的区域其沟道开启。在该区域UDs值较小，沟道电阻基本上仅受UGs控制。当uGs一定时，ip与uDs成线性关系，该区域近似为一组直线。这时场效管D、S间相当于一个受电压UGS控制的可变电阻。

(2)恒流区(也称饱和区、放大区、有源区)

满足Ucs≥Ucs(h)且Ubs≥UcsUssth)，为图中预夹断轨迹右边、但尚未击穿的区域，在该区域内，当uGs一定时，ib几乎不随UDs而变化，呈恒流特性。i仅受UGs控制，这时场效应管D、S间相当于一个受电压uGs控制的电流源。场效应管用于放大电路时，一般就工作在该区域，所以也称为放大区。

(3)夹断区(也称截止区)

夹断区(也称截止区)满足ucs《Ues(th)为图中靠近横轴的区域，其沟道被全部夹断，称为全夹断，io=0，管子不工作。

(4)击穿区位

击穿区位于图中右边的区域。随着UDs的不断增大，pn结因承受太大的反向电压而击穿，ip急剧增加。工作时应避免管子工作在击穿区。

转移特性曲线可以从输出特性曲线。上用作图的方法求得。例如在下图(a)中作Ubs=6V的垂直线，将其与各条曲线的交点对应的i、Us值在ib- Uss 坐标中连成曲线，即得到转移性曲线，如图下(b)所示。

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