第二章 MOS晶体管 一、MOSFET的结构 MOS晶体管是一种场效应管（英文全称为Metal-Oxide-Silicon Field Effect Transistor），它是电压控制电流器件，既可以用于模拟电路，也可以用于数字电路。在模拟电路中，由于MOS晶体管具有很高的输入阻抗，从而可提高它作为电压放大器的性能。而在数字电路中，MOS晶体管广泛用作基本存储器件或逻辑器件。可以说MOS晶体管是MOS管集成电路的主要器件。 2.1 MOS晶体管结构和工作原理 一、MOSFET的结构 MOSFET是Metal-Oxide-Silicon Field Effect Transistor的英文缩写，平面型器件结构，按照导电沟道的不同可以分为NMOS和PMOS器件。MOS器件基于表面感应的原理，是利用垂直的栅压vGS实现对水平iDS的控制。它是多子（多数载流子）器件。用跨导描述其放大能力。 2.1 MOS晶体管结构 根据导电沟道的不同，MOS晶体管可分为P沟道MOS晶体管（简称为PMOS管）和N沟道MOS晶体管（简称为NMOS管），而根据在没有外加电压条件下导电沟道形成与否又可分为耗尽型MOS管和增强型MOS管。 图2.1.1所示的是一只增强型NMOS管，它是在适度掺杂的P型衬底上制作两个掺杂浓度较高的N型区，分别作为漏区和源区，在漏区和源区之间的区域上面制作一层绝缘层（一般是二氧化硅物质），绝缘层上面沉积一层多晶硅作为栅区。我们把源区和漏区两个掺杂区之间的距离称为沟道长度L，而垂直于沟道长度的有效源漏区尺寸称为沟道宽度W。 图2.1.1 NMOS晶体管 图2.1.2 NMOS管截面图 图2.1.3 实际的NMOS管衬底引线 （a）增强型 （b）耗尽型 图2.1.4 MOS管在电路中的符号 耗尽型MOS管与增强型MOS管不同之处在于，耗尽型MOS管在vGS=0时，导电沟道已经存在，它是通过加工过程中的离子注入方式形成的。 图2.1.5 PMOS晶体管 2.2 MOS晶体管工作原理 图2.2.1 导电沟道没有形成 当MOS管栅极上没有外加电压时，MOS管的漏区和源区被两个二极管隔开，如图2.2.1所示，源区和漏区之间没有导电沟道形成，呈现出高阻状态。这时候，如果在漏极和源极间外加电压vDS，漏区到源区之间始终不会有电流流过。 图2.2.2 栅-源电压vGS控制导电沟道宽窄 （a） （b） （c） 图2.2.3 NMOS管的工作状态示意图 2.3 MOS晶体管的电流电压关系 1、非饱和区（线、饱和区（线、输出特性曲线 NMOS晶体管输出特性曲线 MOS晶体管主要特性参数 1、阈值电压 2、跨导

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