1、本文格式為Word版，下載可任意編輯絕緣柵型場效應管 在結(jié)型場效應管中，柵極和溝道間的PN結(jié)是反向偏置的，所以輸入電阻很大。但PN結(jié)反偏時總會有一些反向電流存在，這就限制了輸入電阻的進一步提高。假如在柵極與溝道間用一絕緣層隔開，便制成了絕緣柵型場效應管，其輸入電阻可提高到。依據(jù)絕緣層所用材料之不同，絕緣柵場效應管有多種類型，目前應用最廣泛的一種是以二氧化硅（SiO2）為絕緣層的金屬一氧化物一半導體（Meial-Oxide-Semiconductor）場效應管，簡稱MOS場效應管（MOSFET）。它也有N溝道和P溝道兩類，每類按結(jié)構(gòu)不同又分為增加型和耗盡型。一、增加型MOS管1結(jié)構(gòu)與符號圖Z01

2、25是N溝道增加型MOS管的結(jié)構(gòu)示意圖和符號。它是在一塊P型硅襯底上，集中兩個高濃度摻雜的N+區(qū)，在兩個N+區(qū)之間的硅表面上制作一層很薄的二氧化硅（SiO2）絕緣層，然后在SiO2和兩個N型區(qū)表面上分別引出三個電極，稱為源極s、柵極g和漏極d。在其圖形符號中，箭頭表示漏極電流的實際方向。2工作原理絕緣柵場效應管的導電機理是，利用UGS 掌握感應電荷的多少來轉(zhuǎn)變導電溝道的寬窄，從而掌握漏極電流ID。若UGS0時，源、漏之間不存在導電溝道的為增加型MOS管，UGS0 時，漏、源之間存在導電溝道的為耗盡型MOS管。圖Z0125中襯底為P型半導體，在它的上面是一層SiO2薄膜、在SiO2薄膜上蓋一層金

3、屬鋁，假如在金屬鋁層和半導體之間加電壓UGS，則金屬鋁與半導體之間產(chǎn)生一個垂直于半導體表面的電場，在這一電場作用下，P型硅表面的多數(shù)載流子-空穴受到排斥，使硅片表面產(chǎn)生一層缺乏載流子的薄層。同時在電場作用下，P型半導體中的少數(shù)載流子-電子被吸引到半導體的表面，并被空穴所俘獲而形成負離子，組成不行移動的空間電荷層（稱耗盡層又叫受主離子層）。UGS愈大，電場排斥硅表面層中的空穴愈多，則耗盡層愈寬，且UGS愈大，電場愈強；當UGS 增大到某一柵源電壓值VT（叫臨界電壓或開啟電壓）時，則電場在排斥半導體表面層的多數(shù)載流子-空穴形成耗盡層之后，就會吸引少數(shù)載流子-電子，繼而在表面層內(nèi)形成電子的積累，從而

4、使原來為空穴占多數(shù)的P型半導體表面形成了N型薄層。由于與P型襯底的導電類型相反，故稱為反型層。在反型層下才是負離子組成的耗盡層。這一N型電子層，把原來被PN結(jié)高阻層隔開的源區(qū)和漏區(qū)連接起來，形成導電溝道。用圖Z0126所示電路來分析柵源電壓UGS掌握導電溝道寬窄，轉(zhuǎn)變漏極電流ID 的關系：當UGS0時，因沒有電場作用，不能形成導電溝道，這時雖然漏源間外接有ED電源，但由于漏源間被P型襯底所隔開，漏源之間存在兩個PN結(jié)，因此只能流過很小的反向電流，ID 0；當UGS0并漸漸增加到VT 時，反型層開頭形成，漏源之間被N溝道連成一體。這時在正的漏源電壓UDS作用下；N溝道內(nèi)的多子（電子）產(chǎn)生漂移運動

5、，從源極流向漏極，形成漏極電流ID。明顯，UGS愈高，電場愈強，表面感應出的電子愈多，N型溝道愈寬溝道電阻愈小，ID愈大。3輸出特性曲線N溝道增加型MOS管輸出特性曲線如圖Z0127所示，它是UGS為不同定值時，ID 與UDS之間關系的一簇曲線。由圖可見，各條曲線變化規(guī)律基本相同。現(xiàn)以UGS5V一條曲線為例來進行分析。設UGS VT，導電溝道已形成。當UDS= 0時，溝道里沒有電子的定向運動，ID=0；當UDS0且較小時，溝道基本保持原狀，表現(xiàn)出肯定電阻，ID隨UDS線性增大 ；當UDS較大時，由于電阻沿溝道遞增，使UDS沿溝道的電位從漏端到源端遞降，所以沿溝道的各點上，柵極與溝道間的電位差沿

6、溝道從d至s極遞增，導致垂直于P型硅表面的電場強度從d至s極也遞增，從而形成溝道寬度不勻稱，漏端最窄，源端最寬如圖Z0126所示。隨著UDS的增加，漏端溝道變得更窄，電阻相應變大，ID上升變慢 ；當UDS連續(xù)增大到UDS =UGS - VT時，近漏端的溝道開頭消逝，漏端一點處被夾斷；假如UDS再增加，將消失夾斷區(qū)。這時，UDS增加的部分基本上降在夾斷區(qū)上，使夾斷部分的耗盡層變得更厚，而未夾斷的導電溝道不再有多大變化，所以ID將維持剛消失夾斷時的數(shù)值，趨于飽和，管子呈現(xiàn)恒流特性。對于不同的UGS值，溝道深淺也不同，UGS愈大，溝道愈深。在恒流區(qū)，對于相同的UDS 值，UGS大的ID 也較大，表現(xiàn)為輸出特性曲線上移。二、耗盡型MOS管N溝道耗盡型MOS管和N溝道增加型MOS管的結(jié)構(gòu)基本相同。差別在于耗盡型MOS管的SiO2絕緣層中摻有大量的正離子，故在UGS= 0時，就在兩個N十區(qū)之間的P型表面層中感應出大量的電子來，形成肯定寬度的導電溝道。這時，只要UDS0就會產(chǎn)生ID。對于N溝道耗盡型MOS管，無論UGS