许多人对MOS场效应管的作业原理、根本结构和检测办法不是很了解,特别关于电工来说,假如有一个直观的概念可能在日常作业中能节约许多时刻,而小编今日就搜集了整个对MOS场效应管的具体介绍,期望对各位电工朋友有所协助。
MOS场效应管即金属-氧化物-半导体型场效应管,英文缩写为MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor,即金属氧化物组成半导体的场效应晶体管),归于绝缘栅型。特色:金属栅极与沟道之间有一层二氧化硅绝缘层,因而具有很高的输入电阻(最高可达1015Ω)。它也分N沟道管和P沟道管。通常是将衬底(基板)与源极S接在一同。
MOS场效应管的根本结构和作业原理
MOS场效应三极管分为:增强型(又有N沟道、P沟道之分)及耗尽型(分有N沟道、P沟道)。N沟道增强型MOSFET的结构示意图和符号见图1。其间:电极 D(Drain) 称为漏极,适当双极型三极管的集电极;
电极 G(Gate) 称为栅极,适当于的基极;
电极 S(Source)称为源极,适当于发射极。
1、N沟道增强型MOSFET
(1)结构
依据图1,N沟道增强型MOSFET根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为栅极G。P型半导体称为衬底,用符号B表明 (2)作业原理
① 栅源电压VGS的操控效果
当VGS=0 V时,漏源之间适当两个背靠背的二极管,在D、S之间加上电压不会在D、S间构成电流。
当栅极加有电压时,若0<VGS<VGS(th)时,经过栅极和衬底间的电容效果,将接近栅极下方的P型半导体中的空穴向下方排挤,呈现了一薄层负离子的耗尽层。耗尽层中的少子将向表层运动,但数量有限,不足以构成沟道,将漏极和源极交流,所以依然不足以构成漏极电流ID。
进一步添加VGS,当VGS>VGS(th)时( VGS(th) 称为敞开电压),因为此刻的栅极电压现已比较强,在接近栅极下方的P型半导体表层中集合较多的电子,能够构成沟道,将漏极和源极交流。假如此刻加有漏源电压,就能够构成漏极电流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,故称为反型层。跟着VGS的持续添加,ID将不断添加。在VGS=0V时ID=0,只有当VGS>VGS(th)后才会呈现漏极电流,这种MOS管称为增强型MOS管。 VGS对漏极电流的操控联系可用iD=f(vGS)|VDS=const这一曲线描绘,称为搬运特性曲线,见图2。
搬运特性曲线的斜率gm的巨细反映了栅源电压对漏极电流的操控效果。 gm 的量纲为mA/V,所以gm也称为跨导。
跨导的界说式如下:
gm=△ID/△VGS|VDS=const (单位mS) (1)
②漏源电压VDS对漏极电流ID的操控效果
当VGS>VGS(th),且固定为某一值时,来剖析漏源电压VDS对漏极电流ID的影响。VDS的不同改变对沟道的影响如图33所示。依据此图能够有如下联系
VDS=VDG+VGS= -VGD+VGS
VGD=VGS-VDS
当VDS为0或较小时,适当VGD>VGS(th),沟道散布如图3 (a),此刻VDS 根本均匀降落在沟道中,沟道呈斜线散布。在紧靠漏极处,沟道到达敞开的程度以上,漏源之间有电流经过。
当VDS添加到使VGD=VGS(th)时,沟道如图3(b)所示。这适当于VDS添加使漏极处沟道缩减到刚刚敞开的状况,称为预夹断,此刻的漏极电流ID根本饱满。当VDS添加到VGD<VGS(th)时,沟道如图3 (c)所示。此刻预夹断区域加长,伸向S极。 VDS添加的部分根本降落在随之加长的夹断沟道上, ID根本趋于不变。
当VGS>VGS(th),且固定为某一值时,VDS对ID的影响, 即iD=f(VDS)|VGS=const这一联系曲线如图4所示。这一曲线称为漏极输出特性曲线。
2、N沟道耗尽型MOSFET
N沟道耗尽型MOSFET的结构和符号如图5(a)所示,它是在栅极下方的SiO2绝缘层中掺入了很多的金属正离子。所以当VGS=0时,这些正离子现已感应出反型层,构成了沟道。所以,只需有漏源电压,就有漏极电流存在。当VGS>0时,将使ID进一步添加。VGS<0时,跟着VGS的减小漏极电流逐步减小,直至ID=0。对应ID=0的VGS称为夹断电压,用符号VGS(off)表明,有时也用VP表明。N沟道耗尽型MOSFET的搬运特性曲线如图5(b)所示。
3、P沟道耗尽型MOSFET
P沟道MOSFET的作业原理与N沟道MOSFET完全相同,只不过导电的载流子不同,供电电压极性不同罢了。这好像双极型三极管有NPN型和PNP型相同。