制程

場效應(yīng)管柵極的最小寬度(柵長)，就是XX nm工藝中的數(shù)值。柵極的寬度則決定了電流通過時的損耗，表現(xiàn)出來就是手機常見的發(fā)熱和功耗，寬度越窄，功耗越低。

MOS管的開關(guān)信號由外部元件震蕩電路或者波形發(fā)生器的波形提供。

三極管和場效應(yīng)管

普通三極管是電流控制元件。通過基極電流控制集電極和發(fā)射集電流，信號源必須提供一定的電流才能工作。因此它的輸入電阻較低，僅有1102~110?Ω。三極管有電子和空穴兩種極性不同的載流子，同時起導(dǎo)電作用叫做雙極型晶體管。

場效應(yīng)管則是電壓控制元件，它的輸出電流決定于輸入端電壓的大小?；旧喜恍枰盘栐刺峁╇娏?，所以它的輸入電阻很高。可高達110?~1101?Ω。場效應(yīng)管熱穩(wěn)定性好，制造工藝簡單，易于做成集成電路。場效應(yīng)管只有一種載流子導(dǎo)電，稱為單極型晶體管。

場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)和特征

場效應(yīng)管分為絕緣柵型和結(jié)型兩大類，絕緣絕緣柵場效應(yīng)管有N型溝道和P型溝道，每種溝道又分增強型和耗盡型兩種。

N型溝道增強型管子的結(jié)構(gòu)如圖。

構(gòu)造

它是在一塊空穴濃度較低的P型硅片襯底上制造出兩個相距很近的電子濃度很高的N區(qū)，再用一薄層二氧化硅絕緣層覆蓋在兩個N區(qū)之間。在絕緣層上安置一片金屬鋁作為柵極G。兩個N區(qū)分別引出電極，一個叫源極S，一個叫漏極D。柵極、源極、漏極互相絕緣，柵極靠電場效應(yīng)工作，故稱絕緣柵場效應(yīng)管。由于這類管子是由金屬鋁層，二氧化硅和半導(dǎo)體硅組成，所以又稱金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管，英文縮寫為MOS管。襯底引線箭頭方向由P指向N，表示是N溝道場效應(yīng)管。

工作原理

當(dāng)柵極和源極之間加上正電壓時，在強電場作用下，P型襯底中的少數(shù)載流子電子被吸引到絕緣層下面P區(qū)的表面，電子除填充該處低濃度的空穴外，還形成一條電子溝道，把N型的源區(qū)S和漏區(qū)D聯(lián)通起來，故稱為N型導(dǎo)電溝道。電子從源極經(jīng)過導(dǎo)電溝道向漏極漂移形成以電子為載流子的漏極電流。其導(dǎo)電能力靠柵極正偏壓來增強，故稱為N型溝道增強型MOS場效應(yīng)管。

注意

場效應(yīng)管有一個開啟電壓，當(dāng)柵源極電壓GS小于開啟電壓時沒有漏極電流，當(dāng)漏源極電壓DS一定時，隨著柵源極電壓GS的增大，電子溝道增寬，漏極電流增大。稱這條曲線為場效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性。

由不同的柵源極電壓GS可對應(yīng)得到一簇漏極電流與漏源極電壓的關(guān)系曲線稱為漏極特性。類似于普通三極管的輸出特性。從漏極特性可見，當(dāng)漏源極電壓DS大于飽和電壓后，漏極電流變得平直，基本上與漏源極電壓DS無關(guān)。

還有一種N型溝道耗盡型場效應(yīng)管，它的結(jié)構(gòu)和增強型相同。只是在制造管子時，其二氧化硅絕緣層含有大量的正離子。在柵極還未加電壓時，氧化層下面的硅片表面上已形成N型溝道，使源極和漏極之間直接可以導(dǎo)電，柵極加負電壓時，將排斥溝道內(nèi)電子吸引空穴，使N型溝道中電子減少，因而漏極電流減小，當(dāng)N型溝道中的電子耗盡時，使管子截止，此時柵源極間電壓Gs稱為管子的夾斷電壓，這種管子的轉(zhuǎn)移特性如圖。

除了P型硅襯底、N型溝道的MOS場效應(yīng)管之外，還有N型硅襯底，P型溝道的MOS場效應(yīng)管，表示后者的符號中，箭頭方向和所加漏極電壓極性正好與前者相反。這種管子也分增強型和耗盡型兩種，所加?xùn)艍旱臉O性也正好相反。

場效應(yīng)管的主要參數(shù)和小信號微變等效電路

跨導(dǎo)表示場效應(yīng)管放大性能的參數(shù)。它反映了柵源電壓對漏極電流的控制能力，單位為mA/V

擊穿電壓指管子工作時漏源極間和柵源極間允許加的最高電壓。

直流輸入電阻：在漏源極間短路，加有一定柵壓時，柵源極間的電阻。通常在1×10?~1×101?Ω，使用時要防止柵極上感應(yīng)電荷造成柵極電壓升高，以致管子擊穿。為防止損壞，柵極不可懸空，一般在柵源極間接上柵源電阻或穩(wěn)壓管，管子保存時需將各電極短路，焊接MOS管時電烙鐵要有良好的接地，或先將烙鐵斷電再焊接。

根據(jù)場效應(yīng)管的基本性能，它的簡化微變等效電路如圖所示。

輸入電路只有動態(tài)電阻，其值極高，一般可按開路處理。

和三極管相似，輸出電路也可忽略漏源極電壓對漏極電流的影響，因此可以簡化成受柵極電壓控制的理想電流源。

場效應(yīng)管放大電路

單管放大時輸入信號和輸出信號相位相反。

通常柵漏電阻選用兆歐級的電阻，場效應(yīng)管放大電路的輸入電阻要比三極管放大電路的輸入電阻大的多。

觸摸開關(guān)電路

電容通過人體充電后沒有放電回路，電壓基本不衰減，所以管子一直保持導(dǎo)通狀態(tài)。

二極管使柵源極間在外電場干擾時，反向電壓限制在0.7V以內(nèi)，保護柵源極間的絕緣層。