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增強型MOS管結構與工作原理

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2023-02-27 10:35:38 874

一、增強型MOS管結構

1.增強型MOS管結構

①以低摻雜的P型硅片為襯底。

②利用擴散工藝制作成兩個高摻雜的N+區，并引出兩個電極，分別為源極s和漏極d。

③在半導體上制作一層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，當柵極與源極之間電壓變化時，將改變襯底靠近絕緣層出的感應電荷的多少，從而控制漏極電流大小。

2.兩種增強型MOS管

二、工作原理

1.Ugs電壓對導電溝道的控制

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

②當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型襯底柵極一側的空穴，且吸引自由電子靠近柵極一層。柵極一側將產生不能移動的負離子區，形成耗盡層。

③當Uds=0,且Ugs繼續增大，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型導電薄層，這里的負電荷數量遠大于空穴數量(類似N型半導體)。在P型半導體上出現N型半導體，所以將N型導電薄層稱為反型層。而反型層就構成DS之間的導電溝道。

Ugs越大，反型層越厚，導電溝道電阻越小。

2.Uds電壓對漏極電流Id的影響（Ugs＞Ugs(th)＞0）

①Uds=0，此時漏極導電溝道與源極一樣，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，當源-漏之間開始加壓時，Ugd電壓將會下降，從而導致漏極處的導電溝道變窄。

此時，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的電壓呈現線性關系，源-漏極之間呈現電阻特性。

③當Uds=Ugs-Ugs(th)

因為Ugd=Ugs-Uds

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

Ugd=Ugs(th)

(Ugs(th)為溝道開啟電壓，當Ugd=Ugs(th)時，漏極導電溝道開始預夾斷)

④當Uds＞Ugs-Ugs(th)，漏極夾斷區逐漸加長。

⑤Uds對漏極電流Id的影響

N溝道增強型MOS管可以實現：輸入電壓Ugs對輸出電流id的控制

三、總結：

1.截止區

兩斷截止，無導電溝道

Ugs＜Ugs（th）

Ugd小于Ugs(th)

2.電阻區

兩通阻，溝道開啟，如輸出曲線的可變電阻區，雖然稱為可變電阻區，只要Ugs電壓不變，溝道電阻不變；對應不同Ugs，導電溝道有不同的電阻，所以稱為可變電阻區。

3.預夾斷

導電溝道開始預夾斷。如輸出曲線的預夾斷軌跡

4.恒流區

漏極導電溝道夾斷，源極導電溝道開通。如輸出曲線恒流區。

兩斷截止，兩通阻，一斷一通時恒流。

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