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    • 发布时间:2019-11-13 15:38:36
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    mos管三个工作区,完全导通区,截止区,线性区详情
    mos管三个工作区
    在了解MOS管三个工作区之前,先了解一下MOS管三个工作区分别是什么?下面讲述MOS管场效应管的四个区域:
    (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。
    mos管三个工作区
    MOS管线性区、完全导通区的电场和电流分布
    MOSFET的漏极导通特性如图1所示,其工作特性有MOS管三个工作区:截止区、线性区和?完全导通区。其中,线性区也称恒流区、饱和区、放大区;完全导通区也称可变电阻区。
    mos管三个工作区
    MOSFET的漏极导通特性
    通常MOSFET工作于开关状态,在截止区和完全导通区之间高频切换,由于在切换过程中要经过线性区,因此产生开关损耗。对于热插拨、负载开关、分立LDO的调整管等这一类的应用,MOSFET较长时间或一直在线性区工作,因此工作状态不同。
    功率MOSFET在完全导通区和线性区工作时候,都可以流过大的电流。理论上,功率MOSFET是单极型器件,N沟道的功率MOSFET,只有电子电流,没有空穴电流,但是,这只是针对完全导通的时候;在线性区,还是会同时存在电子和空穴二种电流,如图2、图3和图4分别所示,完全导通区和线性区工作时,电势、空穴和电流线分布图。
    MOS管在线性区工作时,器件同时承受高的电压和高的电流时,会产生下面的问题:
    1、内部的电场大,注入更多的空穴。
    2、有效的沟道宽度比完全导通时小。
    3、改变Vth和降低击穿电压。
    4、Vth低,电流更容易倾向于局部的集中,形成热点;负温度系数特性进一步恶化局部热点。
    功率MOSFET工作在线性区时,器件承受高的电压,耗尽层高压偏置导致有效的体电荷减小;工作电压越高,内部的电场越高,电离加强产生更多电子-空穴对,形成较大的空穴电流。特别是如果工艺不一致,局部区域达到临界电场,会产生非常强的电离和更大的空穴电流,增加寄生三极管导通的风险。
    MOS管的夹断区和饱和区的区别是什么
    栅极电压可以产生沟道,也可以使沟道消失——夹断;而源-漏电压也有可能使MOSFET的沟道夹断(局部夹断),则沟道夹断的电压对应有两个电压。一般,产生或者夹断沟道的栅极电压称为阈值电压VT,而使沟道夹断的源-漏电压往往称为饱和电压Vsat,因为这时的源-漏电流最大、并饱和(即与源-漏电压无关)。
    (1) 耗尽型n-MOSFET:
    耗尽型MOSFET在栅极电压为0时即存在沟道。当负栅电压增大到使沟道夹断(整个沟道均匀夹断)时,这时的栅电压就称为夹断电压Vp——耗尽型MOSFET的阈值电压。
    在VGS>Vp时,IDS=0,即为截止状态。
    在VGS<Vp时,存在沟道,IDS≠0:若VDS较低,则为线性导电状态;若VDS= (Vp-VGS)时,则沟道在漏极端附近处夹断(非整个沟道夹断),漏极电流达到最大——饱和电流,这时的源-漏电压就称为饱和电压。饱和电压也就是使沟道发生局部夹断时的源-漏电压。在VDS≥Vsat=(Vp-VGS)即为MOSFET的饱和区。
    (2)增强型n-MOSFET:
    增强型MOSFET在栅极电压为0时即不存在沟道。当正栅电压增大到出现沟道时,这时的栅极电压特称为开启电压Vop——增强型MOSFET的阈值电压。
    在VGS<Vop时,没有沟道,则IDS=0,即为截止状态。
    在VGS>Vop时,存在沟道,IDS≠0:若VDS较低,则为线性导电状态;若VDS≥ (VGS-Vop)时,则沟道在漏极端附近处夹断(非整个沟道夹断),漏极电流达到最大、并饱和,MOSFET即进入饱和状态。沟道开始夹断时的源-漏电压即为饱和电压Vsat= (VGS-Vop)。
    (3)沟道夹断以后的导电性:
    场效应晶体管是依靠多数载流子在沟道中的导电来工作的。没有沟道(栅极电压小于阈值电压时),即不导电——截止状态。出现了沟道(栅极电压大于阈值电压时),即可导电;并且在源-漏电压增大到使得沟道在漏极端夹断以后,其电流达到最大——饱和电流,即导电性能更好。为什么集电区能够很好地导电?
    因为沟道夹断区实际上就是载流子被耗尽的区域,其中存在有沿着沟道方向的电场,所以只要有载流子到达夹断区边缘,就很容易被扫过夹断区而到达漏极——输出电流。可见,沟道夹断区与BJT的反偏集电结的势垒区类似,不但不起阻挡载流子的作用,而且还将有利于载流子的通过。因此,沟道夹断以后,器件的输出电流饱和,即达到最大。
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