模拟电子技术

古卫芳

目录

  • 1 绪论
    • 1.1 信号
    • 1.2 信号的线性放大
    • 1.3 放大电路模型
  • 2 运算放大器
    • 2.1 运算放大器及其信号放大
    • 2.2 运算放大器基本线性应用
  • 3 二极管及其基本电路
    • 3.1 半导体基本知识
    • 3.2 PN结的形成
    • 3.3 PN结特性
    • 3.4 二极管及其简化模型
    • 3.5 二极管基本电路
    • 3.6 特殊二极管
  • 4 场效应三极管及其放大电路
    • 4.1 金属-氧化物-半导体场效应管的结构及符号
    • 4.2 MOSFET的工作原理
    • 4.3 MOSFET的特性曲线及特性方程
    • 4.4 其他类型的MOS管
    • 4.5 MOSFET基本放大电路构成及信号放大的实现
    • 4.6 MOSFET放大电路的静态偏置和信号的输入输出
    • 4.7 图解分析法
    • 4.8 小信号模型分析法
    • 4.9 共源极、共漏极和共栅极放大电路
    • 4.10 多级放大电路
    • 4.11 MOSFET放大电路分析设计举例
  • 5 双极结型三极管(BJT)及其放大电路
    • 5.1 双极结型三极管的结构及工作原理
    • 5.2 BJT的特性曲线
    • 5.3 BJT的静态偏置和放大电路构成
    • 5.4 BJT放大电路的小信号模型分析法
    • 5.5 BJT的三种基本放大电路和复合管
    • 5.6 MOSFET和BJT及其基本放大电路比较
  • 6 频率响应
    • 6.1 单时间常数RC电路的频率响应
    • 6.2 放大电路频率响应概述及三极管高频小信号模型
    • 6.3 三极管放大电路的高频响应和带宽增益积
    • 6.4 阻容耦合放大电路的低频响应及全频域响应
    • 6.5 多级放大电路的频率响应
  • 7 模拟集成电路
    • 7.1 集成电路中的直流偏置——直流电流源
    • 7.2 零点漂移及差分式放大电路的一般概念和指标
    • 7.3 MOSFET源极耦合差分式放大电路
    • 7.4 BJT差分式放大电路和带有源负载的差放
    • 7.5 集成运算放大器简介
    • 7.6 集成运放的主要参数及其在实际应用中的影响
  • 8 反馈放大电路
    • 8.1 反馈的基本概念及直流、交流反馈
    • 8.2 串联反馈与并联反馈,电压反馈与电流反馈
    • 8.3 正反馈与负反馈
    • 8.4 负反馈放大电路的四种组态
    • 8.5 负反馈放大电路增益的一般表达式
    • 8.6 负反馈对放大电路性能的影响
    • 8.7 深度负反馈条件下的近似计算
    • 8.8 负反馈放大电路的稳定性
  • 9 功率放大电路
    • 9.1 放大电路的四类工作状态和乙类互补对称功率放大电路
    • 9.2 甲乙类互补对称功率放大电路
    • 9.3 集成功率放大器和功率管简介
  • 10 信号处理与信号产生电路
    • 10.1 有源滤波器的基本知识及一阶有源滤波器
    • 10.2 高阶有源滤波器
    • 10.3 RC正弦波振荡电路
    • 10.4 电压比较器
    • 10.5 方波和锯齿波产生电路
  • 11 直流稳压电源
    • 11.1 小功率整流滤波电路
    • 11.2 线性稳压电路
    • 11.3 开关稳压电路
  • 12 直播课视频
    • 12.1 新建目录
金属-氧化物-半导体场效应管的结构及符号


金属氧化物半导体场效应管,简称金氧半场效晶体管,是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管。金属氧化物半导体场效应管依照其“沟道”极性的不同,可分为电子占多数的N沟道型与空穴占多数的P沟道型,通常被称为N型金氧半场效晶体管(NMOSFET)与P型金氧半场效晶体管。以金氧半场效晶体管(MOSFET)的命名来看,事实上会让人得到错误的印象。因为MOSFET跟英文单字“metal(金属)”的第一个字母M,在当下大部分同类的组件里是不存在的。早期金氧半场效晶体管栅极使用金属作为材料,但随着半导体技术的进步,现代的金氧半场效晶体管栅极已用多晶硅取代了金属。

金氧半场效晶体管在概念上属于“绝缘栅极场效晶体管”。而IGFET的栅极绝缘层,有可能是其他物质,而非金氧半场效晶体管使用的氧化层。有些人在提到拥有多晶硅栅极的场效晶体管组件时比较喜欢用IGFET,但是这些IGFET多半指的是金氧半场效晶体管。

金氧半场效晶体管里的氧化层位于其沟道上方,依照其操作电压的不同,这层氧化物的厚度仅有数十至数百埃(Å)不等,通常材料是二氧化硅(SiO2),不过有些新的高级制程已经可以使用如氮氧化硅(silicon oxynitride, SiON)做为氧化层之用。

今日半导体组件的材料通常以硅为首选,但是也有些半导体公司发展出使用其他半导体材料的制程,当中最著名的例如IBM使用硅与锗的混合物所发展的硅锗制程(SiGe process)。而可惜的是很多拥有良好电性的半导体材料,如砷化镓(GaAs),因为无法在表面长出品质够好的氧化层,所以无法用来制造金氧半场效晶体管组件。



当一个够大的电位差施于金氧半场效晶体管的栅极与源极之间时,电场会在氧化层下方的半导体表面形成感应电荷,而这时就会形成所谓的“反转沟道”(inversion channel)。沟道的极性与其漏极(drain)与源极相同,假设漏极和源极是n型,那么沟道也会是n型。沟道形成后,金氧半场效晶体管即可让电流通过,而依据施于栅极的电压值不同,可由金氧半场效晶体管的沟道流过的电流大小亦会受其控制而改变。