N溝道增強型MOS管的工作原理
(1)vGS對iD及溝道的控製作用
① vGS=0 的情況
增強型MOS管的漏極d和源極s之間有兩個背靠背的PN結。當柵——源電壓vGS=0時,即使加上漏——源電壓vDS,而且不論vDS的極性如何,總有一個PN結處於反偏狀態,漏——源極間沒有導電溝道,所以這時漏極電流iD≈0。
② vGS>0 的情況
若vGS>0,則柵極和襯底之間的SiO2絕緣層中便產生一個電場。電場方向垂直於半導體表麵的由柵極指向襯底的電場。這個電場能排斥空穴而吸引電子。
排斥空穴:使柵極附近的P型襯底中的空穴被排斥,剩下不能移動的受主離子(負離子),形成耗盡層。吸引電子:將 P型襯底中的電子(少子)被吸引到襯底表麵。
(2)導電溝道的形成:
當vGS數值較小,吸引電子的能力不強時,漏——源極之間仍無導電溝道出現,如圖1(b)所示。vGS增加時,吸引到P襯底表麵層的電子就增多,當vGS達到某一數值時,這些電子在柵極附近的P襯底表麵便形成一個N型薄層,且與兩個N+區相連通,在漏——源極間形成N型導電溝道,其導電類型與P襯底相反,故又稱為反型層,
vGS越大,作用於半導體表麵的電場就越強,吸引到P襯底表麵的電子就越多,導電溝道越厚,溝道電阻越小。
開始形成溝道時的柵——源極電壓稱為開啟電壓,用VT表示。
上麵討論的N溝道MOS管在vGS<VT時,不能形成導電溝道,管子處於截止狀態。隻有當vGS≥VT時,才有溝道形成。這種必須在vGS≥VT時才能形成導電溝道的MOS管稱為增強型MOS管。溝道形成以後,在漏——源極間加上正向電壓vDS,就有漏極電流產生。
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