會員中心
會員注冊
圖1 N溝道增強型MOSFET的結構示意圖和符號
MOS場效應三極管分為：增強型（又有N溝道、P溝道之分）及耗盡型（分有N溝道、P溝道）。N溝道增強型MOSFET的結構示意圖和符號見圖1。其中：電極 D（Drain） 稱為漏極，相當雙極型三極管的集電極； 電極 G（Gate） 稱為柵極，相當于的基極；
電極 S（Source）稱為源極，相當于發射極。
1．N溝道增強型MOSFET
（1）結構
根據圖1，N溝道增強型MOSFET基本上是一種左右對稱的拓撲結構，它是在P型半導體上生成一層SiO2 薄膜絕緣層，然后用光刻工藝擴散兩個高摻雜的N型區，從N型區引出電極，一個是漏極D，一個是源極S。在源極和漏極之間的絕緣層上鍍一層金屬鋁作為柵極G。P型半導體稱為襯底，用符號B表示 （2）工作原理
① 柵源電壓VGS的控制作用
當VGS＝0 V時，漏源之間相當兩個背靠背的二極管，在D、S之間加上電壓不會在D、S間形成電流。
當柵極加有電壓時，若0＜VGS＜VGS(th)時，通過柵極和襯底間的電容作用，將靠近柵極下方的P型半導體中的空穴向下方排斥，出現了一薄層負離子的耗盡層。耗盡層中的少子將向表層運動，但數量有限，不足以形成溝道，將漏極和源極溝通，所以仍然不足以形成漏極電流ID。
進一步增加VGS，當VGS＞VGS(th)時（ VGS(th) 稱為開啟電壓），由于此時的柵極電壓已經比較強，在靠近柵極下方的P型半導體表層中聚集較多的電子，可以形成溝道，將漏極和源極溝通。如果此時加有漏源電壓，就可以形成漏極電流ID。在柵極下方形成的導電溝道中的電子，因與P型半導體的載流子空穴極性相反,故稱為反型層。隨著VGS的繼續增加,ID將不斷增加。在VGS＝0V時ID＝0，只有當VGS＞VGS(th)后才會出現漏極電流，這種MOS管稱為增強型MOS管。 VGS對漏極電流的控制關系可用iD＝f(vGS)|VDS＝const這一曲線描述，稱為轉移特性曲線，見圖2。
轉移特性曲線的斜率gm的大小反映了柵源電壓對漏極電流的控制作用。 gm 的量綱為mA/V，所以gm也稱為跨導。
 |
|
圖2 轉移特性曲線 |
跨導的定義式如下：
gm＝△ID/△VGS|VDS=const (單位mS) （1）
②漏源電壓VDS對漏極電流ID的控制作用
當VGS＞VGS(th)，且固定為某一值時，來分析漏源電壓VDS對漏極電流ID的影響。VDS的不同變化對溝道的影響如圖33所示。根據此圖可以有如下關系
VDS＝VDG＋VGS＝ －VGD＋VGS
VGD＝VGS－VDS
當VDS為0或較小時，相當VGD＞VGS(th)，溝道分布如圖3 (a)，此時VDS 基本均勻降落在溝道中，溝道呈斜線分布。在緊靠漏極處，溝道達到開啟的程度以上，漏源之間有電流通過。
當VDS增加到使VGD＝VGS(th)時，溝道如圖3(b)所示。這相當于VDS增加使漏極處溝道縮減到剛剛開啟的情況，稱為預夾斷，此時的漏極電流ID基本飽和。當VDS增加到VGD＜VGS(th)時，溝道如圖3 (c)所示。此時預夾斷區域加長，伸向S極。 VDS增加的部分基本降落在隨之加長的夾斷溝道上， ID基本趨于不變。
 |
|
圖3 漏源電壓VDS對溝道的影響 |
當VGS＞VGS(th),且固定為某一值時,VDS對ID的影響, 即iD＝f(VDS)|VGS＝const這一關系曲線如圖4所示。這一曲線稱為漏極輸出特性曲線。
 |
|
(a) 輸出特性曲線 (b)轉移特性曲線 圖4 漏極輸出特性曲線和轉移特性曲線 |
2．N溝道耗盡型MOSFET
N溝道耗盡型MOSFET的結構和符號如圖5（a）所示，它是在柵極下方的SiO2絕緣層中摻入了大量的金屬正離子。所以當VGS＝0時，這些正離子已經感應出反型層，形成了溝道。于是，只要有漏源電壓，就有漏極電流存在。當VGS＞0時，將使ID進一步增加。VGS＜0時，隨著VGS的減小漏極電流逐漸減小，直至ID＝0。對應ID＝0的VGS稱為夾斷電壓，用符號VGS(off)表示，有時也用VP表示。N溝道耗盡型MOSFET的轉移特性曲線如圖5（b）所示。
 |
|
(a) 結構示意圖 (b) 符號 (c)轉移特性曲線 圖5 N溝道耗盡型MOSFET的結構和轉移特性曲線 |
3．P溝道耗盡型MOSFET
P溝道MOSFET的工作原理與N溝道MOSFET完全相同，只不過導電的載流子不同，供電電壓極性不同而已。這如同雙極型三極管有NPN型和PNP型一樣。
返回頂部
刷新頁面
下到頁底