增强型MOS管结构与工作原理

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2023-02-27 10:33:45 855

一、增强型MOS管结构

1.增强型MOS管结构

①以低掺杂的P型硅片为衬底。

②利用扩散工艺制作成两个高掺杂的N+区，并引出两个电极，分别为源极s和漏极d。

③在半导体上制作一层SiO2绝缘层，在SiO2上制作一层金属铝，引出电极，作为栅极g。

④通常将栅极与衬底连接在一起，这样衬底与栅极之间就形成电容，当栅极与源极之间电压变化时，将改变衬底靠近绝缘层出的感应电荷的多少，从而控制漏极电流大小。

2.两种增强型MOS管

二、工作原理

1.Ugs电压对导电沟道的控制

①当Uds=0,且Ugs=0时，源极与漏极之间只是背向的PN结，不存在导电沟道，此时即使Uds＞0，也不厚有漏极电流。

②当Uds=0,且Ugs＞0，由于有SiO2存在，栅极电流为零。由于Ugs＞0，所以栅极金属层将聚集正电荷，从而排斥P型衬底栅极一侧的空穴，且吸引自由电子靠近栅极一层。栅极一侧将产生不能移动的负离子区，形成耗尽层。

③当Uds=0,且Ugs继续增大，一方面耗尽层将变宽，另一方面将衬底的自由电子吸引到栅极与耗尽层之间，形成N型导电薄层，这里的负电荷数量远大于空穴数量(类似N型半导体)。在P型半导体上出现N型半导体，所以将N型导电薄层称为反型层。而反型层就构成DS之间的导电沟道。

Ugs越大，反型层越厚，导电沟道电阻越小。

2.Uds电压对漏极电流Id的影响（Ugs＞Ugs(th)＞0）

①Uds=0，此时漏极导电沟道与源极一样，但是由于漏-源之间电压为0，所以漏极电流Id=0。

②Uds从0逐渐增大由于Ugd=Ugs-Uds，当源-漏之间开始加压时，Ugd电压将会下降，从而导致漏极处的导电沟道变窄。

此时，只要沟道不夹断，沟道电阻不变，沟道电阻受Ugs控制。输出电流Id与Uds的电压呈现线性关系，源-漏极之间呈现电阻特性。

③当Uds=Ugs-Ugs(th)

因为Ugd=Ugs-Uds

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

Ugd=Ugs(th)

(Ugs(th)为沟道开启电压，当Ugd=Ugs(th)时，漏极导电沟道开始预夹断)

④当Uds＞Ugs-Ugs(th)，漏极夹断区逐渐加长。

⑤Uds对漏极电流Id的影响

N沟道增强型MOS管可以实现：输入电压Ugs对输出电流id的控制

三、总结：

1.截止区

两断截止，无导电沟道

Ugs＜Ugs（th）

Ugd小于Ugs(th)

2.电阻区

两通阻，沟道开启，如输出曲线的可变电阻区，虽然称为可变电阻区，只要Ugs电压不变，沟道电阻不变；对应不同Ugs，导电沟道有不同的电阻，所以称为可变电阻区。

3.预夹断

导电沟道开始预夹断。如输出曲线的预夹断轨迹

4.恒流区

漏极导电沟道夹断，源极导电沟道开通。如输出曲线恒流区。

两断截止，两通阻，一断一通时恒流。

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