文档介绍：N沟道增强型MOSFET
的结构示意图和符号见图
。其中:
D(Drain)为漏极,相当c;
G(Gate)为栅极,相当b;
S(Source)为源极,相当e。
N沟道增强型
MOSFET结构示意图(动画2-3)
绝缘栅场效应三极管的工作原理
绝缘栅型场效应三极管MOSFET( Metal Oxide
Semiconductor FET)。分为
增强型 N沟道、P沟道
耗尽型 N沟道、P沟道
一个是漏极D,一个是源极S。在源极和漏极之间的
绝缘层上镀一层金属铝作为栅极G。P型半导体称为
衬底,用符号B表示。
(1)N沟道增强型MOSFET
①结构
, N沟道增强
型MOSFET基本上是一种左右对称的拓扑结构,它是在P型半导体上生成一层SiO2 薄膜绝缘层,然后用光刻工艺扩散两个高掺杂的N型区,从N型区引出电极,
当栅极加有电压时,若
0<VGS<VGS(th)时,通过栅极和
衬底间的电容作用,将靠近栅极
下方的P型半导体中的空穴向下
方排斥,出现了一薄层负离子的
耗尽层。耗尽层中的少子将向表
层运动,但数量有限,不足以形
成沟道,将漏极和源极沟通,所以不可能以形成漏极电流ID。
②工作原理
当VGS=0V时,漏源之间相当两个背靠背的二极管,在D、S之间加上电压不会在D、S间形成电流。
VGS对漏极电流的控制关系可用
ID=f(VGS)VDS=const
这一曲线描述,称为转移特性曲线,。
进一步增加VGS,当VGS>VGS(th)
时( VGS(th) 称为开启电压),由于此
时的栅极电压已经比较强,在靠近
栅极下方的P型半导体表层中聚集较
多的电子,可以形成沟道,将漏极
和源极沟通。如果此时加有漏源电
压,就可以形成漏极电流ID。在栅
极下方形成的导电沟道中的电子,
因与P型半导体的载流子空穴极性
相反,故称为反型层。(动画2-4)
随着VGS的继续增加,ID将不断增加。在VGS=0V时ID=0,只有当VGS>VGS(th)后才会出现漏极电流,这种MOS管称为
增强型MOS管。
VGS对漏极电流的控制特性——转移特性曲线
转移特性曲线的斜率gm的大小反映了栅源电压
对漏极电流的控制作用。 gm 的量纲为mA/V,所以
gm也称为跨导。跨导的定义式如下
gm=ID/VGS VDS=const (单位mS)
ID=f(VGS)VDS=const
当VGS>VGS(th),且固定为某一值时,来分析漏源电
压VDS对漏极电流ID的影响。VDS的不同变化对沟道的影
。根据此图可以有如下关系
VDS=VDG+VGS
=-VGD+VGS
VGD=VGS-VDS
当VDS为0或较小时,相当VGS>VGS(th),(a),此时VDS 基本均匀降落在沟道中,沟道呈斜线分布。
(a) 漏源电压VDS对沟道的影响
(动画2-5)
当VDS为0或较小时,相当VGS>VGS(th),沟道分布
(a),此时VDS 基本均匀降落在沟道中,沟道
呈斜线分布。
当VDS增加到使VGS=VGS(th)时,(b)所
示。这相当于VDS增加使漏极处沟道缩减到刚刚开启的
情况,称为预夹断。
当VDS增加到VGSVGS(th)时,(c)所示。
此时预夹断区域加长,伸向S极。 VDS增加的部分基本
降落在随之加长的夹断沟道上, ID基本趋于不变。
当VGS>VGS(th),且固定为某一值时, VDS对ID的影响,
即ID=f(VDS)VGS=。这
一曲线称为漏极输出特性曲线。
漏极输出特性曲线
ID=f(VDS)VGS=const
(2)N沟道耗尽型MOSFET
当VGS>0时,将使ID进一步增加。VGS<0时,
随着VGS的减小漏极电流逐渐减小,直至ID=0。对
应ID=0的VGS称为夹断电压,用符号VGS(off)表示,
有时也用VP表示。N沟道耗尽型MOSFET的转移特
(b)所示。
N沟道耗尽型MOSFET的结构和符号如图
(a)所示,它是在栅极下方的SiO2绝缘层中掺入了大量的金属正离子。所以当VGS=0时,这些正离子已经在感应出反型层,在漏源之间形成了沟道。于是只要有漏源电压,就有漏极电流存在。
(a) 结构示意图(b) 转移特性曲线
N沟道耗尽型MOSFET的结构
和转移特性曲线