mos場效應管作用的特點，看完您就知道了！
信息來源：本站 日期：2017-07-07
場效應管是只要一種載流子參與導電，用輸入電壓控制輸出電流的半導體器件。有N溝道器件和P溝道器件。有結型場效應三極管JFET(Junction Field Effect Transister)和絕緣柵型場效應三極管IGFET之分。IGFET也稱金屬-氧化物-半導體三極管MOSFET。
MOS場效應管有加強型（Enhancement MOS 或EMOS）和耗盡型(MOS或DMOS）兩大類，每一類有N溝道和P溝道兩種導電類型。場效應管有三個電極：D(Drain) 稱為漏極，相當雙極型三極管的集電極；G(Gate) 稱為柵極，相當于雙極型三極管的基極；S(Source) 稱為源極，相當于雙極型三極管的發(fā)射極。
加強型MOS(EMOS)場效應管道加強型MOSFET根本上是一種左右對稱的拓撲構造，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(qū)，從N型區(qū)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(substrat)，用符號B表示。
工作原理
1．溝道構成原理當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間構成電流。
當柵極加有電壓時，若0＜Vgs＜Vgs(th)時（VGS(th) 稱為開啟電壓），經(jīng)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擠，呈現(xiàn)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(shù)量有限，缺乏以構成溝道，所以依然缺乏以構成漏極電流ID。
進一步增加Vgs，當Vgs＞Vgs(th)時，由于此時的柵極電壓曾經(jīng)比擬強，在靠近柵極下方的P型半導體表層中匯集較多的電子，能夠構成溝道，將漏極和源極溝通。假如此時加有漏源電壓，就能夠構成漏極電流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，故稱為反型層（inversion layer）。隨著Vgs的繼續(xù)增加，ID將不時增加。
在Vgs=0V時ID=0，只要當Vgs＞Vgs(th)后才會呈現(xiàn)漏極電流，這種MOS管稱為加強型MOS管。
VGS對漏極電流的控制關系可用iD=f(vGS)|VDS=const這一曲線描繪，稱為轉移特性曲線，見圖。
轉移特性曲線斜率gm的大小反映了柵源電壓對漏極電流的控制造用。 gm 的量綱為mA/V，所以gm也稱為跨導。
跨導的定義式如下：gm=△ID/△VGS|(單位mS)
2． Vds對溝道導電才能的控制
當Vgs＞Vgs(th)，且固定為某一值時，來剖析漏源電壓Vds對漏極電流ID的影響。Vds的不同變化對溝道的影響如圖所示。
依據(jù)此圖能夠有如下關系:
VDS=VDG＋VGS= —VGD＋VGSVGD=VGS—VDS
當VDS為0或較小時，相當VGD＞VGS(th)，溝道呈斜線散布。在緊靠漏極處，溝道到達開啟的水平以上，漏源之間有電流經(jīng)過。
當VDS 增加到使VGD=VGS(th)時，相當于VDS增加使漏極處溝道縮減到剛剛開啟的狀況，稱為預夾斷，此時的漏極電流ID根本飽和。
當VDS增加到 VGD
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02.16所示。
這一曲線稱為漏極輸出特性曲線。
1． 非飽和區(qū)非飽和區(qū)又稱可變電阻區(qū)，是溝道未被預夾斷的工作區(qū)。由不等式VGS>VGS(th)、VDS
2．飽和區(qū)飽和區(qū)又稱放大區(qū)，是溝道預夾斷后所對應的工作區(qū)。由不等式VGS>VGS(th)、VDS>VGS-VGS(th) 限定。漏極電流表達式：
在這個工作區(qū)內，ID受VGS控制。思索厄爾利效應的ID表達式：
3．截止區(qū)和亞閾區(qū)VGS
4．擊穿區(qū)當VDS 增大到足以使漏區(qū)與襯底間PN結引發(fā)雪崩擊穿時，ID疾速增加，管子進入擊穿區(qū)。
P溝道MOS場效應管
在N型襯底中擴散兩個P+區(qū)，分別做為漏區(qū)和源區(qū)，并在兩個P+之間的SiO2絕緣層上掩蓋柵極金屬層，就構成了P溝道MOS管。
耗盡型MOS（DMOS）場效應管
N 溝道耗盡型MOSFET的構造和符號如圖3-5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，這些正離子曾經(jīng)感應出反型層，構成了溝道。于是，只需有漏源電壓，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的減小漏極電流逐步減小，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的轉移特性曲線見圖所示。
N溝道耗盡型MOSFET的構造和轉移特性曲線
P溝道MOSFET的工作原理與N溝道MOSFET完整相同，只不過導電的載流子不同，供電電壓極性不同而已。這好像雙極型三極管有NPN型和PNP型一樣。
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