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詳解MOS管工作原理,原理圖,了如指掌

來源:立深鑫電子????????發布時間:06-05????????點擊:
摘要 : 絕緣型場效應管的柵極與源極、柵極和漏極之間均采用SiO2絕緣層隔離,因此而得名。又因柵極爲金屬鋁,故又稱爲MOS管。它的柵極-源極之間的電阻比結型場效應管大得多,可達1010Ω以上,還由于它比結型場效應管溫度動搖性好、集成化時溫度復雜,而普遍運用于大規模和超大規模集成電路中。

絕緣型場效應管的柵極與源極、柵極和漏極之間均采用SiO2絕緣層隔離,因此而得名。又因柵極爲金屬鋁,故又稱爲MOS管。它的柵極-源極之間的電阻比結型場效應管大得多,可達1010Ω以上,還由于它比結型場效應管溫度動搖性好、集成化時溫度復雜,而普遍運用于大規模和超大規模集成電路中。
 

MOS管工作原理


與結型場效應管相反,MOS管義務原理動畫表示圖也有N溝道和P溝道兩類,但每一類又分爲增強型和耗盡型兩種,因此MOS管的四種類型爲:N溝道增強型管、N溝道耗盡型管、P溝道增強型管、P溝道耗盡型管。凡柵極-源極電壓UGS爲零時漏極電流也爲零的管子均屬于增強型管,凡柵極-源極電壓UGS爲零時漏極電流不爲零的管子均屬于耗盡型管。
 

MOS管工作原理


根據導電方式的不同,MOSFET又分增強型、耗盡型。所謂增強型是指:當VGS=0時管子是呈截止形狀,加上正確的VGS后,多數載流子被吸引到柵極,從而增強了該區域的載流子,構成導電溝道。
 

MOS管工作原理


N溝道增強型MOS管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,然后用光刻工藝分散兩個高摻雜的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爲柵極G。

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間構成電流。

當柵極加有電壓時,若0時,經過柵極和襯底間構成的電容電場作用,將接近柵極下方的P型半導體中的多子空穴向下方排斥,出現了一薄層負離子的耗盡層;同時將吸引其中的少子向表層運動,但數量有限,缺乏以構成導電溝道,將漏極和源極溝通,所以仍然缺乏以構成漏極電流ID。
 

MOS管工作原理

進一步添加VGS,當VGS>VGS(th)( VGS(th)稱爲開啟電壓),由于此時的柵極電壓已經比較強,在接近柵極下方的P型半導體表層中聚集較多的電子,可以構成溝道,將漏極和源極溝通。假設此時加有漏源電壓,就可以構成漏極電流ID。在柵極下方構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,故稱爲反型層。隨著VGS的繼續添加,ID將不時添加。在VGS=0VID=0,只需當VGS>VGS(th)后才會出現漏極電流,所以,這種MOS管稱爲增強型MOS管。

VGS對漏極電流的控制關系可用iD=f(VGS(th))|VDS=const這一曲線描畫,稱爲轉移特性曲線,MOS管義務原理動畫見圖1.

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造用。 gm的量綱爲mA/V,所以gm也稱爲跨導。

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