MOS管場(chǎng)效應管四個(gè)區域詳解及如何判斷MOS管工作在哪個(gè)區-KIA MOS管
信息來(lái)源：本站 日期：2019-05-07
下面講述MOS管場(chǎng)效應管的四個(gè)區域：
1）可變電阻區（也稱(chēng)非飽和區）
滿(mǎn)足Ucs》Ucs（th）（開(kāi)啟電壓），uDs《UGs-Ucs（th），為圖中預夾斷軌跡左邊的區域其溝道開(kāi)啟。在該區域UDs值較小，溝道電阻基本上僅受UGs控制。當uGs一定時(shí)，ip與uDs成線(xiàn)性關(guān)系，該區域近似為一組直線(xiàn)。這時(shí)場(chǎng)效管D、S間相當于一個(gè)受電壓UGS控制的可變電阻。
2）恒流區（也稱(chēng)飽和區、放大區、有源區）
滿(mǎn)足Ucs≥Ucs（h）且Ubs≥UcsUssth），為圖中預夾斷軌跡右邊、但尚未擊穿的區域，在該區域內，當uGs一定時(shí)，ib幾乎不隨UDs而變化，呈恒流特性。i僅受UGs控制，這時(shí)場(chǎng)效應管D、S間相當于一個(gè)受電壓uGs控制的電流源。場(chǎng)效應管用于放大電路時(shí)，一般就工作在該區域，所以也稱(chēng)為放大區。
3）夾斷區（也稱(chēng)截止區）
夾斷區（也稱(chēng)截止區）滿(mǎn)足ucs《Ues（th）為圖中靠近橫軸的區域，其溝道被全部夾斷，稱(chēng)為全夾斷，io=0，管子不工作。
4）擊穿區位
擊穿區位于圖中右邊的區域。隨著(zhù)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(shí)應避免管子工作在擊穿區。
轉移特性曲線(xiàn)可以從輸出特性曲線(xiàn)。上用作圖的方法求得。例如在下圖（ a）中作Ubs=6V的垂直線(xiàn)，將其與各條曲線(xiàn)的交點(diǎn)對應的i、Us值在ib- Uss 坐標中連成曲線(xiàn)，即得到轉移性曲線(xiàn)，如圖下（b）所示。
場(chǎng)效應管的參數很多，包括直流參數、交流參數和極限參數，但普通運用時(shí)只需關(guān)注以下主要參數：飽和漏源電流IDSS夾斷電壓Up，（結型管和耗盡型絕緣柵管，或開(kāi)啟電壓UT（加強型絕緣柵管）、跨導gm、漏源擊穿電壓BUDS、最大耗散功率PDSM和最大漏源電流IDSM。
（1）飽和漏源電流
飽和漏源電流IDSS是指結型或耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應管中，柵極電壓UGS＝0時(shí)的漏源電流。
（2）夾斷電壓
夾斷電壓UP是指結型或耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應管中，使漏源間剛截止時(shí)的柵極電壓。如同4-25所示為N溝道管的UGS一ID曲線(xiàn)，可明白看出IDSS和UP的意義。如圖4-26所示為P溝道管的UGS-ID曲線(xiàn)。
（3）開(kāi)啟電壓
開(kāi)啟電壓UT是指加強型絕緣柵場(chǎng)效應管中，使漏源間剛導通時(shí)的柵極電壓。如圖4-27所示為N溝道管的UGS-ID曲線(xiàn)，可明白看出UT的意義。如圖4-28所示為P溝道管的UGS-ID曲線(xiàn)。
（4）跨導
跨導gm是表示柵源電壓UGS對漏極電流ID的控制才能，即漏極電流ID變化量與柵源電壓UGS變化量的比值。9m是權衡場(chǎng)效應管放大才能的重要參數。（5）漏源擊穿電壓
漏源擊穿電壓BUDS是指柵源電壓UGS一定時(shí)，場(chǎng)效應管正常工作所能接受的最大漏源電壓。這是一項極限參數，加在場(chǎng)效應管上的工作電壓必需小于BUDS。
（6）最大耗散功率
最大耗散功率PDSM也是—項極限參數，是指場(chǎng)效應管性能不變壞時(shí)所允許的最大漏源耗散功率。運用時(shí)場(chǎng)效應管實(shí)踐功耗應小于PDSM并留有—定余量。
（7）最大漏源電流
最大漏源電流IDSM是另一項極限參數，是指場(chǎng)效應管正常工作時(shí)，漏源間所允許經(jīng)過(guò)的最大電流。場(chǎng)效應管的工作電流不應超越IDSM。
當V_DS>V_GS-V_TH時(shí)，溝道中出現夾斷效應，溝道的長(cháng)度對略微減小。很多場(chǎng)景我們可以忽略這個(gè)長(cháng)度的變化，但是當精度要求比較高的時(shí)候，我們就需要把溝道長(cháng)度的變化考慮進(jìn)來(lái)?？聪旅媸阶?/span>
因為溝道的有效長(cháng)度L會(huì )隨著(zhù)V_DS的增大而略微減小，所以I_D會(huì )隨著(zhù)V_DS的增大而略微增大。我們可以用下面式子來(lái)表示I_D
這里如果不考慮溝道長(cháng)度變化，V_A為無(wú)窮大，考慮溝道長(cháng)度變化時(shí)，V_A為有限值。I_D隨V_DS的變化的伏安特性曲線(xiàn)為：
1、MOSFET由金屬層-絕緣層-半導體基板三層結構組成。現在絕大多數金屬層以多晶硅取代金屬作為其柵極材料，但是原理不變。絕緣層通常是二氧化硅。
2、MOSFET是對稱(chēng)的，只有柵極是確定的，哪一端是源級，哪一端是漏極只有加載了電壓才能確定。對于NMOS來(lái)說(shuō)，它靠電子導電，電子的“源泉”定義為源級。所以電壓低的一端是源級，電壓高的一端是漏極。（NMOS和PMOS的特點(diǎn)和區別下期詳細介紹）
3、溝道中電荷數量不是均勻分布的，靠近源級的一端電荷數量多，靠近漏極的一端電荷數量少。
4、當柵極電壓超過(guò)源級電壓V_TH時(shí)，溝道中就聚集了足夠多的電荷，只要源級和漏極有電壓差，在電壓的驅使下，這些電荷就能流動(dòng)形成電流。
5、伏安特性曲線(xiàn)表達式：
① 當 V_GS<=V_TH時(shí)，稱(chēng)為截止區，源級與漏極不導電。
② 當 V_GS>V_TH && V_DS<=V_GS-V_TH時(shí)，源級和漏極之間導電，I_D即和V_GS有關(guān)，又和V_DS有關(guān)，稱(chēng)為三級區。（數字電路通常工作在三級區，關(guān)注我，后面會(huì )慢慢講到）
③ 當 V_GS>V_TH && V_DS>V_GS-V_TH時(shí)，源級和漏極之間導電，溝道中存在夾斷效應，I_D只和V_GS有關(guān)（在不考慮溝道長(cháng)度變化的情況下），此時(shí)，MOSFET為一個(gè)受控電流源，受V_GS控制，此時(shí)稱(chēng)為飽和區。
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