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  • 结型MOS管与绝缘栅MOS管工作原理介绍
    • 发布时间:2024-07-11 14:41:44
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    结型MOS管与绝缘栅MOS管工作原理介绍
    MOS管是较新型的半导体材料,利用电场效应来控制晶体管的电流,因而得名。它的外型也是一个三极管,因此又称MOS管。它只有一种载流子参与导电的半导体器件,是一种用输入电压控制输出电流的半导体器件。从参与导电的载流子来划分,它有电子作为载流子的N沟道器件和空穴作为载流子的P沟道器件。从MOS管三极管的结构来划分,它有结型MOS管三极管和绝缘栅型MOS管三极管之分。
    1.结型MOS管三极管
    (1) 结构
    N沟道结型MOS管三极管的结构如图1所示,它是在N型半导体硅片的两侧各制造一个PN结,形成两个PN结夹着一个N型沟道的结构。两个P区即为栅极,N型硅的一端是漏极,另一端是源极。
    结型MOS管 绝缘栅MOS管
    图1结型MOS管三极管的结构
    (2) 工作原理
    以N沟道为例说明其工作原理。
    当UGS=0时,在漏、源之间加有一定电压时,在漏源间将形成多子的漂移运动,产生漏极电流。当UGS<>
    (3)特性曲线
    结型MOS管三极管的特性曲线有两条,一是输出特性曲线(ID=f(UDS)|UGS=常量),二是转移特性曲线(ID=f(UGS)|UDS=常量)。N沟道结型场效应三极管的特性曲线如图2所示。
    结型MOS管 绝缘栅MOS管
    图2N沟道结型MOS管三极管的特性曲线
    2. 绝缘栅MOS管三极管的工作原理
    绝缘栅MOS管三极管分为:耗尽型 →N沟道、P沟道 增强型 →N沟道、P沟道
    (1)N沟道耗尽型绝缘栅MOS管
    N沟道耗尽型的结构和符号如图3(a)所示,它是在栅极下方的SiO2绝缘层中掺入了大量的金属正离子。所以当UGS=0时,这些正离子已经感应出反型层,形成了沟道。于是,只要有漏源电压,就有漏极电流存在。当UGS>0时,将使ID进一步增加。UGS<>
    结型MOS管 绝缘栅MOS管
    图3N沟道耗尽型绝缘栅MOS管结构和转移特性曲线
    (2)N沟道增强型绝缘栅MOS管
    结构与耗尽型类似。但当UGS=0 V时,在D、S之间加上电压不会在D、S间形成电流。 当栅极加有电压时,若0UGS(th)时,形成沟道,将漏极和源极沟通。如果此时加有漏源电压,就可以形成漏极电流ID。在UGS=0V时ID=0,只有当UGS>UGS(th)后才会出现漏极电流,这种MOS管称为增强型MOS管。
    N沟道增强型MOS管的转移特性曲线,见图4。
    结型MOS管 绝缘栅MOS管
    图4转移特性曲线
    (3)P沟道MOS管
    P沟道MOS管的工作原理与N沟道MOS管完全相同,只不过导电的载流子不同,供电电压极性不同而已。这如同双极型三极管有NPN型和PNP型一样。
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