發布日期：2022-10-09 點擊率：80
MOSFET的種類：按導電溝道類型可分為P溝道和N溝道。按柵極電壓幅值可分為：耗盡型-當柵極電壓為零時漏源極之間就存在導電溝道；增強型-對于N(P)溝道器件，柵極電壓大于(小于)零時才存在導電溝道，功率MOSFET主要是N溝道增強型。
(以N溝道增強型為例)
N溝道增強型MOS管結構如圖5所示。它以一塊低摻雜的P型硅片為襯底，利用擴散工藝制作兩個高摻雜的N+區，并引入兩個電極分別為源極S(Source)和漏極D(Drain),半導體上制作一層SiO2絕緣層，再在SiO2上面制作一層金屬鋁Al，引出電極，作為柵極G(Gate)。通常將襯底與源極接在一起使用。這樣，柵極和襯底各相當于一個極板，中間是絕緣層，形成電容。當柵-源電壓變化時，將改變襯底靠近絕緣層處感應電荷的多少，從而控制漏極電流的大小。
(N溝道增強型為例)
當柵-源之間不加電壓時即VGS=0時，源漏之間是兩只背向的PN結。不管VDS極性如何，其中總有一個PN結反偏，所以不存在導電溝道。
當UDS=0且UGS>0時，由于SiO2的存在，柵極電流為零。但是柵極金屬層將聚集正電荷．它們排斥P型襯底靠近 SiO2一側的空穴，使之剩下不能移動的負離子區，形成耗盡層，如圖6所示
當UGS增大時，一方面耗盡層增寬，另一方面將襯底的自由電子吸引到耗盡層與絕緣層之間，形成一個N型薄層，稱為反型層，如圖7所示。這個反型層就構成了漏-源之間的導電溝道。使溝道剛剛形成的柵-源電壓稱為開啟電壓UGS(th)/VT。UGS電壓越大，形成的反層型越厚，導電溝道電阻越小。
當VGS>VT且VDS較小時，基本MOS結構的示意圖如圖8-1所示。圖中反型溝道層的厚度定性地表明了相對電荷密度，這時的相對電荷密度在溝道長度方向上為一常數。相應的ID-VDS特性曲線如圖8-1所示。
當VGS>VT且VDS增大時，由于漏電壓增大，漏端附近的氧化層壓降減小，這意味著漏端附近的反型層電荷密度也將減小。漏端的溝道電導減小，從而ID-VDS特性曲線的斜率減小，如圖8-2所示。
當VGS>VT且VDS增大到漏端的氧化層壓降等于VT時，漏極處的反型層電荷密度為零，此時漏極處的電導為零，這意味著ID-VDS的特性曲線的斜率為零,稱為預夾斷，如圖8-3所示。
當VGS>VT且VDS>VDS(sat)時，溝道中反型電荷為零的點移向源端。如果UDS繼續增大，夾斷區隨之延長，如圖所示，而且UDS的增大部分幾乎全部用于克服夾斷區對漏極電流的阻力，漏電流ID為一常數，這種情形在ID-VDS對應于飽和區(恒流區)，如圖8-4所示。
漏極電流ID和柵源間電壓UGS的關系稱為MOSFET的轉移特性。ID較大時，ID與UGS的關系近似線性，曲線的斜率定義為跨導Gfs。圖中隨著VGS增大，ID的斜率增大。原因是由于VGS增大，形成的反層型越厚，導通溝道電阻越小，ID的增長速度越快。MOSFET有三個工作區域：截止區、飽和區和非飽和區，對應的輸出特性曲線如圖10所示。若電力 MOSFET工作在開關狀態，即在截止區和非飽和區之間來回轉換。 <p style="text-align:justify;color:#333333;font-family:-apple-system, BlinkMacSystemFont, " font-size:17px;background-color:#ffffff;"="">
歡迎關注公眾號：半導體之芯
添加微信號：semisilicon，加入半導體行業交流群。
下一篇： PLC、DCS、FCS三大控
上一篇： 如何利用現代嵌入式開
