浅析N沟道增强型MOS管的工作原理

 

　　1.vGs对i及沟道的控制作用

　　MOS管的源极和衬底通常是接在一起的(大多数管子在出厂前已连接好)。从图1(a)可以看出，增强型MOS管的漏极d和源极s之间有两个背靠背的PN结。当栅源电压vcs=0时，即使一加上漏-源电压vDs，而且不论rps的极性如何，总有一个PN结处于反偏状态，漏源极间没有导电沟道,所以这时漏极电流ip≈0。

        

　　若在栅源极间加上正向电压，即vcs>0,则栅极和衬底之间的SiO2绝缘层中便产生一个垂直于半导体表面的由栅极指向衬底的电场，这个电场能排斥空穴而吸引电子，因而使栅极附近的P型衬底中的空穴被排斥，剩下不能移动的受主离子(负离子),形成耗尽层，同时P衬底中的电子(少子)被吸引到衬底表面。当vGs数值较小,吸引电子的能力不强时，漏源极之间仍无导电沟道出现，如图1(b)所示。vs增加时，吸引到P衬底表面层的电子就增多，当vcs达到某一数值时，这些电子在栅极附近的P衬底表面便形成一个N型薄层，且与两个N区相连通，在漏源极间形成N型导电沟道，其导电类型与P衬底相反，故又称为反型层，如图1(C)所示。vcs越大，作用于半导体表面的电场就越强，吸弓引|到P衬底表面的电子就越多，导电沟道越厚，沟道电阻越小。我们把开始形成沟道时的栅源极电压称为开启电压，用V表示。

        

　　2.Vs对6的影响

　　如图2(a)所示，当Vcs>V且为-确定值时，漏源电压Vs对导电沟道及电流i的影响与结型场效应管相似。漏极电流6沿沟道产生的电压降使沟道内各点与栅极间的电压不再相等，靠近源极-端的电压最大，这里沟道最厚，而漏极一端电压最小，其值为VGD=VGs-Vbs,因而这里沟道最薄。但当Vs较小(Vos<VGs-V)时，它对沟道的影响不大，这时只要VGs-定，沟道电阻几乎也是一定的，所以f随Vs近似呈线性变化。

 

        

　　随着Vs的增大，靠近漏极的沟道越来越薄，当Vs增加到使VGD=VGs-

　　Vos=V(或Vs=VGs-V)时，沟道在漏极一端出现预夹断，如图2(b)所示。再继续增

　　大Vs,夹断点将向源极方向移动，如图2(c)所示。