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N沟道增强型MOS管的工作原理.pdf

N沟道增强型MOS管的工作原理.pdf

上传者: lontenwen 2012-03-08 评分1 评论0 下载54 收藏10 阅读量160 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《N沟道增强型MOS管的工作原理pdf》,可适用于硬件技术领域,主题内容包含N沟道增强型MOS管的工作原理.vGS对iD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(a)可以看出增符等。

N 沟道增强型 MOS 管的工作原理 1.vGS对 iD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 vGS=0 时,即使加上漏-源电 压 vDS,而且不论 vDS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 iD0。 若在栅-源极间加上正向电压,即 vGS>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。vGS增加时,吸引到 P衬底表面层的 电子就增多,当 vGS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。vGS越大,作用于半导体表面的电场就越 强,吸引到 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 VT表示。 由上述分析可知,N沟道增强型 MOS 管在 vGS <VT时,不能形成导电沟道,管子处于截止状态。 只有当 vGSVT时,才有沟道形成,此时在漏-源极 间加上正向电压 vDS,才有漏极电流产生。而且 vGS 增大时,沟道变厚,沟道电阻减小,iD增大。这种 必须在vGSVT时才能形成导电沟道的MOS管称为增 强型 MOS 管。 (a) (b) (c) 图 1 2.vDS对 iD的影响 如图 2(a)所示,当 vGS>VT且为一确 定值时,漏-源电压 vDS对导电沟道及电 流 iD的影响与结型场效应管相似。漏 极电流 iD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 源极一端的电压最大,这里沟道最厚, 而漏极一端电压最小,其值为 vGD=vGS - vDS,因而这里沟道最薄。但当 vDS较小 (vDS<vGS–VT)时,它对沟道的影响不 大,这时只要 vGS一定,沟道电阻几乎 也是一定的,所以 iD随 vDS近似呈线性 变化。 随着 vDS的增大,靠近漏极的沟道越来 越薄,当 vDS增加到使 vGD=vGS-vDS=VT(或 vDS=vGS-VT)时,沟道在漏极一端出现预 夹断,如图 2(b)所示。再继续增大 vDS, 夹断点将向源极方向移动,如图 2(c) 所示。由于 vDS的增加部分几乎全部降 落在夹断区,故 iD几乎不随 vDS增大而 增加,管子进入饱和区,iD 几乎仅由 vGS决定。 (a) (b) (c) 图 2

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