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详解MOS管工作原理,原理图,了如指掌

作者:立深鑫电子        发布时间:06-05        点击:
摘要 : 绝缘型场效应管的栅极与源极、栅极和漏极之间均采用SiO2绝缘层隔离,因此而得名。又因栅极爲金属铝,故又称爲MOS管。它的栅极-源极之间的电阻比结型场效应管大得多,可达1010Ω以上,还由于它比结型场效应管温度动摇性好、集成化时温度复杂,而普遍运用于大规模和超大规模集成电路中。

绝缘型场效应管的栅极与源极、栅极和漏极之间均采用SiO2绝缘层隔离,因此而得名。又因栅极爲金属铝,故又称爲MOS管。它的栅极-源极之间的电阻比结型场效应管大得多,可达1010Ω以上,还由于它比结型场效应管温度动摇性好、集成化时温度复杂,而普遍运用于大规模和超大规模集成电路中。
 

MOS管工作原理


与结型场效应管相反,MOS管义务原理动画表示图也有N沟道和P沟道两类,但每一类又分爲增强型和耗尽型两种,因此MOS管的四种类型爲:N沟道增强型管、N沟道耗尽型管、P沟道增强型管、P沟道耗尽型管。凡栅极-源极电压UGS爲零时漏极电流也爲零的管子均属于增强型管,凡栅极-源极电压UGS爲零时漏极电流不爲零的管子均属于耗尽型管。
 

MOS管工作原理


根据导电方式的不同,MOSFET又分增强型、耗尽型。所谓增强型是指:当VGS=0时管子是呈截止形状,加上正确的VGS后,多数载流子被吸引到栅极,从而增强了该区域的载流子,构成导电沟道。
 

MOS管工作原理


N沟道增强型MOS管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,然后用光刻工艺分散两个高掺杂的N型区,从N型区引出电极,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爲栅极G

VGS=0 V时,漏源之间相当两个背靠背的二极管,在DS之间加上电压不会在DS间构成电流。

当栅极加有电压时,若0时,经过栅极和衬底间构成的电容电场作用,将接近栅极下方的P型半导体中的多子空穴向下方排斥,出现了一薄层负离子的耗尽层;同时将吸引其中的少子向表层运动,但数量有限,缺乏以构成导电沟道,将漏极和源极沟通,所以仍然缺乏以构成漏极电流ID
 

MOS管工作原理

进一步添加VGS,当VGS>VGS(th)( VGS(th)称爲开启电压),由于此时的栅极电压已经比较强,在接近栅极下方的P型半导体表层中聚集较多的电子,可以构成沟道,将漏极和源极沟通。假设此时加有漏源电压,就可以构成漏极电流ID。在栅极下方构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,故称爲反型层。随着VGS的继续添加,ID将不时添加。在VGS=0VID=0,只需当VGS>VGS(th)后才会出现漏极电流,所以,这种MOS管称爲增强型MOS管。

VGS对漏极电流的控制关系可用iD=f(VGS(th))|VDS=const这一曲线描画,称爲转移特性曲线,MOS管义务原理动画见图1.

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造用。 gm的量纲爲mA/V,所以gm也称爲跨导。