已成為最常用的三端子器件的MOSFET帶來(lái)了電子電路領(lǐng)域的革命。如果沒(méi)有MOSFET，現(xiàn)在集成電路的設(shè)計(jì)似乎是不可能的。
它們非常小，制造過(guò)程非常簡(jiǎn)單。由于MOSFET的特性，成功完成了模擬和數(shù)字電路集成電路的實(shí)現(xiàn)，可以通過(guò)兩種方式分析MOSFET電路 - 大信號(hào)模型小信號(hào)模型。
大信號(hào)模型是非線性的。它用于求解器件電流和電壓的de值?？梢曰诖笮盘?hào)模型的線性化導(dǎo)出小信號(hào)模型。截止區(qū)域，三極管區(qū)域和飽和區(qū)域這些是操作MOSFET的三個(gè)區(qū)域。當(dāng)柵極 - 源極電壓（V GS）小于閾值電壓（V tn）時(shí)，器件處于截止區(qū)域。當(dāng)MOSFET用作放大器時(shí)，它在飽和區(qū)域工作。當(dāng)它用作開(kāi)關(guān)時(shí)，它處于三極管或截止區(qū)域。
MOSFET驅(qū)動(dòng)電路
為了幫助MOSFET最大化導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間，需要驅(qū)動(dòng)電路。如果MOSFET需要相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間進(jìn)出導(dǎo)通，那么我們就無(wú)法利用MOSFET的優(yōu)勢(shì)。這將導(dǎo)致MOSFET發(fā)熱，器件將無(wú)法正常工作。MOSFET驅(qū)動(dòng)器通?？梢允褂米耘e電路來(lái)產(chǎn)生電壓，以將柵極驅(qū)動(dòng)到比MOSFET電源電壓更高的電壓。
實(shí)際上，MOSFET的柵極像驅(qū)動(dòng)器的電容器一樣，或者驅(qū)動(dòng)器可以通過(guò)分別對(duì)柵極充電或放電來(lái)非常快速地導(dǎo)通或關(guān)斷MOSFET。
MOSFET開(kāi)關(guān)電路
MOSFET工作在三個(gè)區(qū)域切斷區(qū)域三極管區(qū)域和飽和區(qū)域。當(dāng)MOSFET處于截止三極管區(qū)域時(shí)，它可以用作開(kāi)關(guān)。
MOSFET開(kāi)關(guān)電路由兩個(gè)主要部分MOSFET（按照晶體管工作）和開(kāi)/關(guān)控制模塊組成。當(dāng)晶體管導(dǎo)通時(shí)，MOSFET將電壓源傳遞給特定負(fù)載。在大多數(shù)情況下，n溝道MOSFET優(yōu)于p溝道MOSFET，具有多種優(yōu)勢(shì)。
在MOSFET開(kāi)關(guān)電路中，漏極直接連接到輸入電壓，而源極連接到負(fù)載。對(duì)于導(dǎo)通n溝道MOSFET，柵極到源極電壓必須大于閾值電壓必須大于器件的閾值電壓。對(duì)于p溝道MOSFET，源極到柵極電壓必須大于器件的閾值電壓。MOSFET表現(xiàn)為比BJT更好的開(kāi)關(guān)，因?yàn)镸OS開(kāi)關(guān)中不存在偏移電壓。
MOSFET逆變電路
逆變電路是數(shù)字電路設(shè)計(jì)的基本構(gòu)建模塊之一。逆變器可以直接應(yīng)用于邏輯門和其他更復(fù)雜的數(shù)字電路的設(shè)計(jì)。理想逆變器的傳輸特性如下所示。
早期的MOS數(shù)字電路是使用p-MOSFET制造的。但隨著微電子技術(shù)的進(jìn)步，MOS的閾值電壓可以得到控制，MOS技術(shù)成為主導(dǎo)，因?yàn)榇蠖鄶?shù)n-MOS載流子，即電子比空穴快兩倍，p-MOS的多數(shù)載流子，所以在CMOS技術(shù)到來(lái)之前，逆變器電路也使用n-MOS技術(shù)。這里我們討論三種類型的MOS逆變器電路。
電阻負(fù)載n-MOS逆變器：
它是最簡(jiǎn)單的MOSFET逆變器電路，它具有負(fù)載電阻 R和n-MOS晶體管，它們串聯(lián)在電源電壓和地之間，如下所示。
如果V in小于n-MOS的閾值電壓，則晶體管截止。所述電容器可以被改變到電源電壓和所述輸出電壓等于電源電壓。當(dāng)輸入大于晶體管的閾值電壓并且我們?cè)谳敵龆双@得零電壓時(shí)，其缺點(diǎn)是它占據(jù)大面積IC制造。
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