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淺析N溝道增強型MOS管的工作原理

 

  1.vGs對i及溝道的控制作用

  MOS管的源極和襯底通常是接在一起的(大多數管子在出廠前已連線好)。從圖1(a)可以看出,增強型MOS管的漏極d和源極s之間有兩個背靠背的PN接面。當柵源電壓vcs=0時,即使一加上漏-源電壓vDs,而且不論rps的極性如何,總有一個PN接面處於反偏狀態,漏源極間沒有導電溝道,所以這時漏極電流ip≈0。

        

  若在柵源極間加上正向電壓,即vcs>0,則柵極和襯底之間的SiO2絕緣層中便產生一個垂直於半導體表面的由柵極指向襯底的電場,這個電場能排斥空穴而吸引電子,因而使柵極附近的P型襯底中的空穴被排斥,剩下不能移動的受主離子(負離子),形成耗盡層,同時P襯底中的電子(少子)被吸引到襯底表面。當vGs數值較小,吸引電子的能力不強時,漏源極之間仍無導電溝道出現,如圖1(b)所示。vs增加時,吸引到P襯底表面層的電子就增多,當vcs達到某一數值時,這些電子在柵極附近的P襯底表面便形成一個N型薄層,且與兩個N區相連通,在漏源極間形成N型導電溝道,其導電型別與P襯底相反,故又稱為反型層,如圖1(C)所示。vcs越大,作用於半導體表面的電場就越強,吸弓引|到P襯底表面的電子就越多,導電溝道越厚,溝道電阻越小。我們把開始形成溝道時的柵源極電壓稱為開啟電壓,用V表示。

        

  2.Vs對6的影響

  如圖2(a)所示,當Vcs>V且為-確定值時,漏源電壓Vs對導電溝道及電流i的影響與結型場效電晶體相似。漏極電流6沿溝道產生的電壓降使溝道內各點與柵極間的電壓不再相等,靠近源極-端的電壓最大,這裡溝道最厚,而漏極一端電壓最小,其值為VGD=VGs-Vbs,因而這裡溝道最薄。但當Vs較小(Vos<VGs-V)時,它對溝道的影響不大,這時只要VGs-定,溝道電阻幾乎也是一定的,所以f隨Vs近似呈線性變化。

 

        

  隨著Vs的增大,靠近漏極的溝道越來越薄,當Vs增加到使VGD=VGs-

  Vos=V(或Vs=VGs-V)時,溝道在漏極一端出現預夾斷,如圖2(b)所示。再繼續增

  大Vs,夾斷點將向源極方向移動,如圖2(c)所示。