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mos场效应管作用(yong)的(de)特点，看(kan)完您就知道(dao)了！

信息来源：本(ben)站　日期：2017-07-07　

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场效应管是只要一种载流子参与导电，用输入电压控制输出电流的半导体器(qi)件(jian)。有N沟(gou)道(dao)器件(jian)和(he)P沟(gou)道(dao)器件(jian)。有结(jie)型(xing)场(chang)效(xiao)应三(san)极管JFET(Junction Field Effect Transister)和(he)绝(jue)缘栅型(xing)场(chang)效(xiao)应三(san)极管IGFET之分。IGFET也称(cheng)金属-氧化物-半导(dao)体三(san)极管MOSFET。

MOS场(chang)效应(ying)管(guan)(guan)有(you)加(jia)强(qiang)型（Enhancement MOS 或(huo)(huo)EMOS）和耗尽(jin)型(MOS或(huo)(huo)DMOS）两大类，每一类有(you)N沟(gou)道(dao)和P沟(gou)道(dao)两种导电(dian)类型。场(chang)效应(ying)管(guan)(guan)有(you)三个电(dian)极(ji)(ji)(ji)(ji)：D(Drain) 称为(wei)漏极(ji)(ji)(ji)(ji)，相当(dang)双极(ji)(ji)(ji)(ji)型三极(ji)(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)的(de)(de)集(ji)电(dian)极(ji)(ji)(ji)(ji)；G(Gate) 称为(wei)栅极(ji)(ji)(ji)(ji)，相当(dang)于(yu)双极(ji)(ji)(ji)(ji)型三极(ji)(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)的(de)(de)基极(ji)(ji)(ji)(ji)；S(Source) 称为(wei)源极(ji)(ji)(ji)(ji)，相当(dang)于(yu)双极(ji)(ji)(ji)(ji)型三极(ji)(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)的(de)(de)发(fa)射极(ji)(ji)(ji)(ji)。

加强(qiang)型MOS(EMOS)场效应管道加强(qiang)型MOSFET根(gen)本上(shang)是一种(zhong)左右(you)对称的(de)拓扑构造，它是在P型半(ban)导(dao)体上(shang)生成一层(ceng)SiO2 薄膜绝(jue)(jue)缘(yuan)层(ceng)，然(ran)后用光刻工艺扩散两(liang)个(ge)高掺杂的(de)N型区(qu)(qu)，从N型区(qu)(qu)引(yin)出电极(ji)(ji)(ji)，一个(ge)是漏极(ji)(ji)(ji)D，一个(ge)是源(yuan)极(ji)(ji)(ji)S。在源(yuan)极(ji)(ji)(ji)和漏极(ji)(ji)(ji)之(zhi)间的(de)绝(jue)(jue)缘(yuan)层(ceng)上(shang)镀一层(ceng)金属(shu)铝作为(wei)栅极(ji)(ji)(ji) G。P型半(ban)导(dao)体称为(wei)衬底(di)(substrat)，用符号B表示(shi)。

工作原理
1．沟道(dao)构成(cheng)原(yuan)理当(dang)Vgs=0 V时(shi)，漏(lou)源之间(jian)相当(dang)两个背靠背的二极管，在D、S之间(jian)加上电(dian)压，不会在D、S间(jian)构成(cheng)电(dian)流。

当栅极加有(you)电压(ya)时，若(ruo)0＜Vgs＜Vgs(th)时（VGS(th) 称(cheng)为(wei)开启电压(ya)），经过栅极和衬底间(jian)的电容作(zuo)用，将靠近栅极下方(fang)的P型(xing)半(ban)导(dao)体(ti)中的空穴向下方(fang)排(pai)挤，呈现了一薄(bo)层负(fu)离子的耗尽(jin)层。耗尽(jin)层中的少子将向表层运(yun)动，但(dan)数量有(you)限(xian)，缺乏(fa)以构成(cheng)沟道，所以依(yi)然缺乏(fa)以构成(cheng)漏(lou)极电流ID。

进一步增加(jia)Vgs，当Vgs＞Vgs(th)时，由于此(ci)(ci)时的(de)(de)栅极(ji)电(dian)压(ya)曾经比拟强，在(zai)靠(kao)近栅极(ji)下(xia)方的(de)(de)P型半(ban)导(dao)体(ti)表层中(zhong)汇集(ji)较多的(de)(de)电(dian)子，能够构(gou)成沟道(dao)，将漏极(ji)和源(yuan)(yuan)极(ji)沟通(tong)。假如(ru)此(ci)(ci)时加(jia)有漏源(yuan)(yuan)电(dian)压(ya)，就能够构(gou)成漏极(ji)电(dian)流(liu)ID。在(zai)栅极(ji)下(xia)方构(gou)成的(de)(de)导(dao)电(dian)沟道(dao)中(zhong)的(de)(de)电(dian)子，因(yin)与P型半(ban)导(dao)体(ti)的(de)(de)载流(liu)子空穴极(ji)性相反，故称为(wei)反型层（inversion layer）。随着Vgs的(de)(de)继续增加(jia)，ID将不时增加(jia)。

在Vgs=0V时ID=0，只要当Vgs＞Vgs(th)后才会呈现漏极电流，这种MOS管称为(wei)加(jia)强(qiang)型MOS管。

VGS对(dui)漏极电流的控制关系可用iD=f(vGS)|VDS=const这一曲(qu)线(xian)描绘，称为转移特性曲(qu)线(xian)，见图。

场效应管

转移特(te)性曲(qu)线(xian)斜率gm的大小反(fan)映了栅源电压对漏极电流的控(kong)制造(zao)用(yong)。 gm 的量纲为mA/V，所以gm也称为跨导。

跨导的定义(yi)式如下：gm=△ID/△VGS|(单位mS)

2． Vds对(dui)沟道导电才能的控制

当(dang)Vgs＞Vgs(th)，且固定(ding)为某一值时，来剖(pou)析漏源电(dian)压Vds对漏极电(dian)流ID的影响(xiang)(xiang)。Vds的不同变化对沟道的影响(xiang)(xiang)如图所示(shi)。

场效应管

依(yi)据(ju)此(ci)图能够有如下关系(xi):

VDS=VDG＋VGS= —VGD＋VGSVGD=VGS—VDS

当VDS为(wei)0或(huo)较小时，相当VGD＞VGS(th)，沟道(dao)呈斜线(xian)散布(bu)。在紧靠(kao)漏极(ji)处，沟道(dao)到达开启(qi)的水平以上，漏源之间有(you)电流经过(guo)。

当VDS 增(zeng)加到使(shi)VGD=VGS(th)时(shi)，相当于(yu)VDS增(zeng)加使(shi)漏(lou)极处沟道缩减(jian)到刚刚开(kai)启的(de)状况，称为预夹断，此时(shi)的(de)漏(lou)极电流(liu)ID根本(ben)饱和(he)。

当VDS增加到 VGD

当(dang)VGS＞VGS(th)，且(qie)固定为某一(yi)值时(shi)，VDS对ID的影(ying)响，即(ji)iD=f(vDS)|VGS=const这一(yi)关系曲线如图(tu)02.16所示。

这一曲线称为漏极输出特性曲线。

伏安特性

1．非饱和区非饱和区又称可变电阻区，是沟道未被预夹断的工作区。由不等式VGS>VGS(th)、VDS

2．饱和区饱和区又称放大区，是沟道预夹断后(hou)所对应(ying)的工作(zuo)区。由不等式VGS>;VGS(th)、VDS>VGS-VGS(th) 限定。漏极电流(liu)表达式：

在(zai)这个工(gong)作区内(nei)，ID受VGS控制(zhi)。思索厄尔利效应的ID表达(da)式：

3．截止区和亚阈区VGS

4．击(ji)穿区(qu)当VDS 增大到足以(yi)使漏区(qu)与衬底间PN结(jie)引发(fa)雪(xue)崩击(ji)穿时，ID疾速(su)增加，管(guan)子(zi)进入击(ji)穿区(qu)。

P沟道MOS场效应(ying)管

在N型衬底中扩散两个P+区，分别做为漏区和源区，并在两个P+之间的SiO2绝缘层上掩盖栅极金属层，就构成了P沟道MOS管。

耗尽型MOS（DMOS）场效应管

N 沟道(dao)耗尽型(xing)MOSFET的(de)构造和(he)符号(hao)(hao)如图(tu)(tu)3-5所(suo)示(shi)(shi)(shi)，它(ta)是在(zai)栅极下方的(de)SiO2绝缘层(ceng)中掺入了(le)大量的(de)金属正离(li)子。所(suo)以当(dang)VGS=0时，这些正离(li)子曾经(jing)感应出反型(xing)层(ceng)，构成了(le)沟道(dao)。于是，只需(xu)有(you)漏(lou)源电压，就有(you)漏(lou)极电流存在(zai)。当(dang)VGS＞0时，将使ID进一步增加(jia)。VGS＜0时，随着VGS的(de)减(jian)小(xiao)漏(lou)极电流逐步减(jian)小(xiao)，直(zhi)至(zhi)ID=0。对应ID=0的(de)VGS称为(wei)夹断电压，用符号(hao)(hao)VGS(off)表示(shi)(shi)(shi)，有(you)时也用VP表示(shi)(shi)(shi)。N沟道(dao)耗尽型(xing)MOSFET的(de)转移特(te)性曲线见图(tu)(tu)所(suo)示(shi)(shi)(shi)。