增強(qiáng)型MOS管結(jié)構(gòu)與工作原理

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2023-02-27 10:35:38 904

一、增強(qiáng)型MOS管結(jié)構(gòu)

1.增強(qiáng)型MOS管結(jié)構(gòu)

①以低摻雜的P型硅片為襯底。

②利用擴(kuò)散工藝制作成兩個(gè)高摻雜的N+區(qū)，并引出兩個(gè)電極，分別為源極s和漏極d。

③在半導(dǎo)體上制作一層SiO2絕緣層，在SiO2上制作一層金屬鋁，引出電極，作為柵極g。

④通常將柵極與襯底連接在一起，這樣襯底與柵極之間就形成電容，當(dāng)柵極與源極之間電壓變化時(shí)，將改變襯底靠近絕緣層出的感應(yīng)電荷的多少，從而控制漏極電流大小。

2.兩種增強(qiáng)型MOS管

二、工作原理

1.Ugs電壓對(duì)導(dǎo)電溝道的控制

①當(dāng)Uds=0,且Ugs=0時(shí)，源極與漏極之間只是背向的PN結(jié)，不存在導(dǎo)電溝道，此時(shí)即使Uds＞0，也不厚有漏極電流。

②當(dāng)Uds=0,且Ugs＞0，由于有SiO2存在，柵極電流為零。由于Ugs＞0，所以柵極金屬層將聚集正電荷，從而排斥P型襯底柵極一側(cè)的空穴，且吸引自由電子靠近柵極一層。柵極一側(cè)將產(chǎn)生不能移動(dòng)的負(fù)離子區(qū)，形成耗盡層。

③當(dāng)Uds=0,且Ugs繼續(xù)增大，一方面耗盡層將變寬，另一方面將襯底的自由電子吸引到柵極與耗盡層之間，形成N型導(dǎo)電薄層，這里的負(fù)電荷數(shù)量遠(yuǎn)大于空穴數(shù)量(類似N型半導(dǎo)體)。在P型半導(dǎo)體上出現(xiàn)N型半導(dǎo)體，所以將N型導(dǎo)電薄層稱為反型層。而反型層就構(gòu)成DS之間的導(dǎo)電溝道。

Ugs越大，反型層越厚，導(dǎo)電溝道電阻越小。

2.Uds電壓對(duì)漏極電流Id的影響（Ugs＞Ugs(th)＞0）

①Uds=0，此時(shí)漏極導(dǎo)電溝道與源極一樣，但是由于漏-源之間電壓為0，所以漏極電流Id=0。

②Uds從0逐漸增大由于Ugd=Ugs-Uds，當(dāng)源-漏之間開始加壓時(shí)，Ugd電壓將會(huì)下降，從而導(dǎo)致漏極處的導(dǎo)電溝道變窄。

此時(shí)，只要溝道不夾斷，溝道電阻不變，溝道電阻受Ugs控制。輸出電流Id與Uds的電壓呈現(xiàn)線性關(guān)系，源-漏極之間呈現(xiàn)電阻特性。

③當(dāng)Uds=Ugs-Ugs(th)

因?yàn)閁gd=Ugs-Uds

Ugd=Ugs-[Ugs-Ugs(th)]

Ugd=Ugs(th)

(Ugs(th)為溝道開啟電壓，當(dāng)Ugd=Ugs(th)時(shí)，漏極導(dǎo)電溝道開始預(yù)夾斷)

④當(dāng)Uds＞Ugs-Ugs(th)，漏極夾斷區(qū)逐漸加長(zhǎng)。

⑤Uds對(duì)漏極電流Id的影響

N溝道增強(qiáng)型MOS管可以實(shí)現(xiàn)：輸入電壓Ugs對(duì)輸出電流id的控制

三、總結(jié)：

1.截止區(qū)

兩斷截止，無(wú)導(dǎo)電溝道

Ugs＜Ugs（th）

Ugd小于Ugs(th)

2.電阻區(qū)

兩通阻，溝道開啟，如輸出曲線的可變電阻區(qū) ，雖然稱為可變電阻區(qū)，只要Ugs電壓不變，溝道電阻不變；對(duì)應(yīng)不同Ugs，導(dǎo)電溝道有不同的電阻，所以稱為可變電阻區(qū)。

3.預(yù)夾斷

導(dǎo)電溝道開始預(yù)夾斷。如輸出曲線的預(yù)夾斷軌跡

4.恒流區(qū)

漏極導(dǎo)電溝道夾斷，源極導(dǎo)電溝道開通。如輸出曲線恒流區(qū)。

兩斷截止，兩通阻，一斷一通時(shí)恒流。

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