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N 沟道增强型MOS管工作原理

发布日期:2020-12-31 点击次数:884

1)vGS 对 iD 及沟道的控制作用

① vGS=0 的情况

可以看出,增强型 MOS 管的漏极 d 和源极 s 之间有两个背靠背的 PN 结。

当栅——源电压 vGS=0 时,即使加上漏——源电压 vDS,而且不论 vDS 的极性如何,总有一个 PN 结处于反偏状态,漏——源极间没有导电沟道,所以这时漏极

电流 iD≈0。

 ② vGS>0 的情况

若 vGS>0,则栅极和衬底之间的 SiO2 绝缘层中便产生一个电场。电场方向垂直于半导体表面的由栅极指向衬底的电场。这个电场能排斥空穴而吸引电子。排斥空穴:使栅极附近

的 P 型衬底中的空穴被排斥,剩下不能移动的受主离子(负

离子),形成耗尽层。吸引电子:将 P 型衬底中的电子(少子)被吸引到衬底表

面。

(2)导电沟道的形成:

当 vGS 数值较小,吸引电子的能力不强时,漏——源极之间仍无导电沟道出现,vGS 增加时,吸引到 P 衬底表面层的电子就增多,当 vGS 达到某一数值时,这些电子在栅极附近

的 P 衬底表面便形成一个 N 型薄层,且与两个N+区相连通,在漏——源极间形成 N 型导电沟道,其导电类型与 P 衬底相反,故

又称为反型层。vGS 越大,作用于半导体表面的电场就越强,吸引到 P 衬底表面的电子就越多,导电沟道越厚,沟道电阻越小。开始形成沟道时的栅——源极电压称为开启电压,

用 VT 表示。

 

                              

上面讨论的 N 沟道 MOS 管在 vGS<VT 时,不能形成导电沟道,管子处于截止状态。只有当 vGS≥VT 时,才有沟道形成。这种必须在 vGS≥VT 时才能形成导电沟道的MOS 管称为

增强型 MOS 管。沟道形成以后,在漏——源极间加上正向电压 vDS,就有漏极电流产生。vDS 对 iD 的影响,当 vGS>VT 且为一确定值时,漏——源电压 vDS 对导电沟道及电流

iD 的影响与结型场效应管相似。漏极电流 iD 沿沟道产生的电压降使沟道内各点与栅极间的电压不再相等,靠近源极一端的电压最大,这里沟道最厚,而漏极一端电压最小,其值

为 VGD=vGS-vDS,因而这里沟道最薄。但当 vDS 较小(vDS<vGS–VT)时,它对沟道的影响不大,这时只要 vGS 一定,沟道电阻几乎也是一定的,所以 iD 随 vDS 近似呈线性

变化。随着 vDS 的增大,靠近漏极的沟道越来越薄,当 vDS 增加到使 VGD=vGS-vDS=VT(或 vDS=vGS-VT)时,沟道在漏极一端出现预夹断。再继续增大 vDS,夹断点将向源极方向

移动。由于 vDS 的增加部分几乎全部降落在夹断区,故 iD 几乎不随 vDS 增大而增加,管子进入饱和区,iD 几

乎仅由 vGS 决定。





             

 

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