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                MOSFET工作原理

                2018-05-14 來源:炯芯微電子 點擊:
                要使增強型N溝道MOSFET工作,要在G、S之間加正電壓VGS及在D、S之間加正電壓VDS,則產生正向工作電流ID。改變VGS的電壓可控制工作電流ID。如圖2所示。
                若先不接VGS(即VGS=0),在D與S極之間加一正電壓VDS,漏極D與襯底之間的PN結處于反向,因此漏源之間不能導電。如果在柵極G與源極S之間加一電壓VGS。此時可以將柵極與襯底看作電容器的兩個極板,而氧化物絕緣層作為電容器的介質。當加上VGS時,在絕緣層和柵極界面上感應出正電荷,而在絕緣層和P型襯底界面上感應出負電荷。這層感應的負電荷和P型襯底中的多數載流子(空穴)的極性相反,所以稱為“反型層”,這反型層有可能將漏與源的兩N型區連接起來形成導電溝道。當VGS電壓太低時,感應出來的負電荷較少,它將被P型襯底中的空穴中和,因此在這種情況時,漏源之間仍然無電流ID。當VGS增加到一定值時,其感應的負電荷把兩個分離的N區溝通形成N溝道,這個臨界電壓稱為開啟電壓(或稱閾值電壓、門限電壓),用符號VT表示(一般規定在ID=10uA時的VGS作為VT)。當VGS繼續增大,負電荷增加,導電溝道擴大,電阻降低,ID也隨之增加,并且呈較好線性關系,如圖3所示。此曲線稱為轉換特性。因此在一定范圍內可以認為,改變VGS來控制漏源之間的電阻,達到控制ID的作用。
                由于這種結構在VGS=0時,ID=0,稱這種MOSFET為增強型。另一類MOSFET,在VGS=0時也有一定的ID(稱為IDSS),這種MOSFET稱為耗盡型。它的結構如圖4所示,它的轉移特性如圖5所示。VP為夾斷電壓(ID=0)。
                耗盡型與增強型主要區別是在制造SiO2絕緣層中有大量的正離子,使在P型襯底的界面上感應出較多的負電荷,即在兩個N型區中間的P型硅內形成一N型硅薄層而形成一導電溝道,所以在VGS=0時,有VDS作用時也有一定的ID(IDSS);當VGS有電壓時(可以是正電壓或負電壓),改變感應的負電荷數量,從而改變ID的大小。VP為ID=0時的-VGS,稱為夾斷電壓。

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