N沟道和P沟道MOS管工作原理

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p沟道mos管工作原理

p沟道mos管工作原理

p沟道mos管工作原理
P沟道MOS管是一种基于MOS(金属-氧化物半导体)技术
的半导体器件。

它的工作原理与N沟道MOS管类似,但是由
于材料性质的不同,它的载流子是正电荷。

当漏极得到负电压时,荷载注入到P沟道中,形成了一个正
电荷区。

当控制电压施加在栅极上时,此时栅极与沟道中的荷载形成导体-绝缘体-导体(MOS)结构,栅极与正电荷相吸引,电场形成顺着P沟道的方向弯曲。

一旦电场弯曲到一个特定
的临界值,它会形成沟道处的反向PN结,从而导致P沟道中
电子的注入。

注入电子的数目和栅极电压之间存在一个相对线性关系,这就是P沟道MOS管在其线性区域的工作原理。

P
沟道MOS管也有饱和区域,此时沟道上的电荷是饱和的。

P沟道MOS管是一种低功耗的器件,与N沟道MOS管相比,它的公用元件电容较小,这意味着它的切换速度可以更快。

与此同时,由于它使用的是正电荷载流子,因而它可以达到更高的特征电流密度。

总之,P沟道MOS管的工作原理可简要概括为:施加负漏极
电阻,形成P沟道中的负载荷,施加正栅・极电压,并控制
栅电压以形成MOS结构,从而在P沟道中形成反向PN结及
注入电子,进而控制沟道导通和截止。

p沟道mos管工作原理

p沟道mos管工作原理

p沟道mos管工作原理P沟道MOS管(P-Channel MOSFET)是一种金属氧化物半导体场效应管(MOSFET),它的工作原理与N沟道MOS管相反。

P沟道MOS管使用P型半导体作为通道,控制电流的大小来实现开关功能。

在本文中,我将详细介绍P沟道MOS管的工作原理。

P沟道MOS管由三个重要部分组成:栅极(G),源极(S)和漏极(D)。

源极和漏极之间的导电通道受栅极对极性的控制。

当栅极电压为正时,与栅极相连的P型半导体区域中的电子被排斥,形成一个正电荷区域,这个电荷区域阻止了电子流经通道,因此导电通道关闭。

当栅极电压为负时,正电荷区域被电子填充,导电通道打开。

使用P沟道MOS管时,栅极电压的高低决定了导电通道的开闭。

当栅极电压小于通道中的源极电压时,导电通道是关闭的,不会允许电流流过。

当栅极电压升高时,导电通道开始打开,允许电流从源极流向漏极。

因此,P沟道MOS管可以看作是一个控制着漏极电流的开关。

在MOSFET中,栅极电压的变化会带来漏极电流的变化。

当栅极电压较高时,导电通道打开,大量电流可以从源极流向漏极。

然而,过高的栅极电压会导致电击穿现象,可能损坏MOSFET。

因此,设计电路时必须确保栅极电压不会超过推荐的最大值。

另一个影响P沟道MOS管工作的重要参数是阈值电压(Vth)。

阈值电压是指栅极电压与源极电压之间的电压差,这个电压差将决定导电通道打开的程度。

根据P沟道MOS管的工作原理,当栅极电压低于阈值电压时,导电通道将处于关闭状态,不会有电流流经。

当栅极电压高于阈值电压时,导电通道打开,允许电流流经。

除了栅极电压和阈值电压外,漏源漏极电流(Id)也是P沟道MOS管的重要工作参数。

漏源电流是在栅极和源极之间的电流,它的大小取决于栅极电压和源极电压之间的电势差。

总而言之,P沟道MOS管使用P型半导体作为导电通道,控制栅极电压来开关导电通道。

当栅极电压为正时,导电通道关闭,不允许电流流经。

当栅极电压为负时,导电通道打开,允许电流流经。

N沟道和P沟道MOS管工作原理

N沟道和P沟道MOS管工作原理

N沟道和P沟道MOS管工作原理N沟道MOSFET(NMOS)的工作原理是利用负电压加在接近沟道区域的电极上,形成一个负电荷区域,使电子在沟道内移动。

当NMOS的栅极电压高于沟道电压时,电子将被吸引到NMOS的沟道区域。

这将导致沟道中的电子数量增加,形成一个导电通道。

电子通过沟道流动时,NMOS处于导电状态,可将电流从源极到漏极引导。

当栅极电压低于沟道电压时,电子无法通过沟道流动,NMOS处于截止状态。

P沟道MOSFET(PMOS)的工作原理则相反。

利用正电压加在接近沟道区域的电极上,形成一个正电荷区域,吸引电子从沟道区域离开。

当PMOS的栅极电压低于沟道电压时,电子将被吸引到PMOS的沟道区域。

这将导致沟道中的电子数量减少,形成一个导电通道。

电子通过沟道流动时,PMOS处于导电状态,可将电流从漏极到源极引导。

当栅极电压高于沟道电压时,电子无法通过沟道流动,PMOS处于截止状态。

NMOS和PMOS的主要区别在于沟道区域的掺杂类型。

NMOS的沟道区域是正掺杂的P型半导体,而PMOS的沟道区域是负掺杂的N型半导体。

这种不同的掺杂类型导致了不同的工作原理和电子流动方式。

MOSFET是现代集成电路中最常用的晶体管结构之一、它具有高度的集成度、低功耗和控制灵活性,广泛应用于数字电路和模拟电路中。

在数字电路中,NMOS和PMOS通常用于构建逻辑门电路,如与门、或门和非门。

在模拟电路中,MOSFET经常用作可变电阻、放大器和开关等各种功能的基本构建单元。

总之,N沟道和P沟道MOSFET的工作原理是通过施加电场来控制沟道区域的电子流动,从而实现电流的导通和截止。

这种电场效应的工作方式使得MOSFET能够在集成电路中发挥重要的作用。

N沟道和P沟道MOS管

N沟道和P沟道MOS管

MOS/CMOS集成电路简介及N沟道MOS管和P沟道MOS管在实际项目中,我们基本都用增强型mos管,分为N沟道和P沟道两种。

我们常用的是NMOS,因为其导通电阻小,且容易制造。

在MOS管原理图上可以看到,漏极和源极之间有一个寄生二极管。

这个叫体二极管,在驱动感性负载(如马达),这个二极管很重要。

顺便说一句,体二极管只在单个的MOS管中存在,在集成电路芯片内部通常是没有的。

1.导通特性NMOS的特性,Vgs大于一定的值就会导通,适合用于源极接地时的情况(低端驱动),只要栅极电压达到4V或10V就可以了。

PMOS的特性,Vgs小于一定的值就会导通,适合用于源极接VCC时的情况(高端驱动)。

但是,虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动,但由于导通电阻大,价格贵,替换种类少等原因,在高端驱动中,通常还是使用NMOS。

2.MOS开关管损失不管是NMOS还是PMOS,导通后都有导通电阻存在,这样电流就会在这个电阻上消耗能量,这部分消耗的能量叫做导通损耗。

选择导通电阻小的MOS管会减小导通损耗。

现在的小功率MOS管导通电阻一般在几十毫欧左右,几毫欧的也有。

MOS在导通和截止的时候,一定不是在瞬间完成的。

MOS两端的电压有一个下降的过程,流过的电流有一个上升的过程,在这段时间内,MOS管的损失是电压和电流的乘积,叫做开关损失。

通常开关损失比导通损失大得多,而且开关频率越高,损失也越大。

导通瞬间电压和电流的乘积很大,造成的损失也就很大。

缩短开关时间,可以减小每次导通时的损失;降低开关频率,可以减小单位时间内的开关次数。

这两种办法都可以减小开关损失。

3.MOS管驱动跟双极性晶体管相比,一般认为使MOS管导通不需要电流,只要GS电压高于一定的值,就可以了。

这个很容易做到,但是,我们还需要速度。

在MOS管的结构中可以看到,在GS,GD之间存在寄生电容,而MOS管的驱动,实际上就是对电容的充放电。

对电容的充电需要一个电流,因为对电容充电瞬间可以把电容看成短路,所以瞬间电流会比较大。

mos管p型跟n型对管控制原理

mos管p型跟n型对管控制原理

MOS管的基本原理1. MOS管的结构MOS管是一种金属-氧化物-半导体场效应晶体管,由金属栅极、绝缘层(氧化物)和半导体基底组成。

根据基底类型的不同,MOS管可以分为p型MOS(PMOS)和n型MOS(NMOS)。

1.1 PMOS结构PMOS的基底为p型半导体,栅极与源/漏极之间存在正向电压时,形成p-n结反向偏置。

在正向偏置下,p型基底中的空穴会被吸引到栅极附近,形成一个空穴沟道,这个沟道连接了源极和漏极。

+----------------------+| || || P || | |G |---------|-----------| DS | || N |+----------------------+1.2 NMOS结构NMOS的基底为n型半导体,栅极与源/漏极之间存在正向电压时,形成p-n结正向偏置。

在正向偏置下,n型基底中的电子会被吸引到栅极附近,形成一个电子沟道,这个沟道连接了源极和漏极。

+----------------------+| || || N || | |G |---------|-----------| DS | || P |+----------------------+2. MOS管的工作原理MOS管的工作原理基于栅极对沟道的控制。

通过调节栅极电压,可以改变沟道中的载流子浓度,从而控制电流的流动。

2.1 PMOS工作原理当栅极电压为负值时,PMOS处于截止状态。

此时,p型基底与源/漏极之间形成一个反向偏置的p-n结,使得沟道被截断,无法形成导电路径。

在负栅极电压下,PMOS中没有电流流动。

当栅极电压为正值时,PMOS处于放大状态。

正向偏置的p-n结使得沟道形成,并且允许空穴从源极流向漏极。

通过调节栅极电压的大小,可以控制沟道中空穴浓度的变化,从而改变源/漏极之间的电流。

2.2 NMOS工作原理当栅极电压为正值时,NMOS处于截止状态。

此时,n型基底与源/漏极之间形成一个正向偏置的p-n结,使得沟道被截断,无法形成导电路径。

N沟道和P沟道MOS管工作原理

N沟道和P沟道MOS管工作原理

N沟道和P沟道MOS管工作原理MOS管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)是一种常用的半导体器件,由金属-氧化物-半导体结构组成。

其中,N沟道MOS管和P沟道MOS管是两种常用的MOS管类型。

它们的工作原理略有不同,下面将详细介绍。

一、N沟道MOS管(N-Channel MOSFET)工作原理:N沟道MOS管的基本结构由N型衬底、P型衬底上的N型沟道、P型栅极和绝缘层(通常为氧化硅SiO2)组成。

当沟道中间层没有加电压时,P型沟道区域导电能力强于N型衬底区域,因此MOS管处于截止状态。

当P型栅极施加正向电压时,沟道区域下方的内电场将使P型区域带有正电荷,形成沟道通过,MOS管进入导通状态。

这种情况下,栅极-源极之间的电压被称为V_DS,栅极-沟道之间的电压被称为V_GS。

N沟道MOS管的工作原理是基于场效应。

当栅极-沟道电压(V_GS)增大时,场效应电压将增大,导致沟道区域的电荷密度增加,电流也会随之增加。

当V_GS增大到一定值时,沟道的电阻下降到很小,电流将接近饱和状态。

因此,N沟道MOS管可以被视为可以控制电流的开关。

二、P沟道MOS管(P-Channel MOSFET)工作原理:P沟道MOS管的基本结构与N沟道MOS管类似,但其沟道区域是P型半导体,而栅极是N型半导体。

与N沟道MOS管相比,P沟道MOS管的工作原理相反。

当P沟道MOS管的栅极电压为零时,由于N型沟道和P型衬底之间的PN结的反向偏置,形成一个截止区。

当P型栅极施加负向电压时,沟道区域的电荷会被压缩,在栅极电压达到一定值时,PN结会被反向击穿,沟道将打开,P沟道MOS管进入导通状态。

与N沟道MOS管类似,P沟道MOS管也是基于场效应工作的。

当栅极-沟道电压(V_GS)减小时,沟道中的电荷密度减小,导致电流减小。

当V_GS减小到一定值时,沟道关闭,电流为零。

因此,P沟道MOS管可以被视为可以控制电流的开关。

N沟道、P沟道MOS管基本原理与应用案例

N沟道、P沟道MOS管基本原理与应用案例

N沟道、P沟道MOS管基本原理与应用案例一、N-MOS管和P-MOS管的对比二、N-MOS的开关条件N-MOS管的导通调节是G极与S极中间的电压差超过阈值时,D极和S极导通。

在实际的使用中,将控制(信号)接到G极,S极接在GND,从而达到控制N-MOS管的开和关的效果,在D极和S极导通后,导通电阻Rds(on)极小,一般是几十毫欧级,(电流)流通后,形成的压降很小。

三、N-MOS的应用3.1防止(电源)接反的(保护电路)下面就是一个应用这个特性做的一个防止电源接反的保护电路,这样应用要比使用(二极管)好很多,如果直接使用二极管,会有约0.7V的压降。

(仿真)电路如下:N-MOS管作为防止电路反接方案中,VCC=5V的电源加在10K 阻性负载上,电压表、电流表分别测量,记录值是5V、500uA;切换Key开关,(模拟)电源反接时,测得记录值是-49.554mV、-4.955uA。

3.2电平转换电路Sig1,Sig2为两个信号端,VDD和VCC分别是3.3V和5.0V电平信号的高电压。

另外限制条件为:1,VDD以下截图是在(Multisim)中仿真效果,利用开关提供信号。

四、P-MOS开关条件P-MOS管的导通调节是G极与S极中间的电压差低于阈值时,S 极和D极导通。

在实际的使用中,将控制信号接到G极,S极接在VCC,从而达到控制P-MOS管的开和关的效果,在S极和D极导通后,导通电阻Rds(on)极小,一般是几十毫欧级,电流流通后,形成的压降很小。

五、P-MOS的应用5.1电源通断控制P-MOS管的通断控制,其实就是控制其Vgs的电压,从而达到控制电源的目的。

Key开关闭合前,P-MOS管输出电压0.0164V,闭合后,P-MOS 管输出电压5V。

但在实际电路中,一般都用(MCU)的GPIO代替Key开关来控制,同时MCU高电平时3.3V,因此GPIO输出控制信号时需要使用三极管,在这里三极管的选择也有区别。

N沟道和P沟道MOS管工作原理

N沟道和P沟道MOS管工作原理

N沟道和P沟道MOS管工作原理首先,我们来看N沟道MOS管的工作原理。

N沟道MOS管的基本结构包括p型基底、n+型源和漏,以及上面覆盖的一层厚氧化硅(SiO2)绝缘层。

当没有电压施加在栅极上时,N沟道MOS管是关闭状态。

在这种情况下,沟道区域中没有电子流动,因为沟道处于p型基底的截断状态。

接下来,当一个正电压施加在栅极上时,栅极和沟道之间的氧化硅绝缘层将形成一个电场。

这个电场将吸引p型基底下面的正电荷,使其靠近氧化硅绝缘层。

在较高的电场强度下,p型基底中的正电荷会被吸引到足够接近氧化硅绝缘层的位置。

这样,p型基底下方的N沟道就会形成并连接源和漏。

N沟道中的电子可以随后通过N沟道从源到漏流动。

因此,当电压施加在栅极上时,N沟道MOS管处于导通状态。

然而,当电压施加在栅极上并且达到一定上限后,N沟道MOS管会进入饱和区。

在这种情况下,N沟道中的电流将达到最大值,即漏极电流。

继续增加栅极电压将不会增加电流。

在饱和区,N沟道MOS管可以被看作是一个电流控制器件,其输出电流与栅极电压和沟道长度/宽度比例相关。

接下来我们来看P沟道MOS管的工作原理。

P沟道MOS管和N沟道MOS管的结构相似,差异在于p型基底和n+型源和漏。

在没有电压施加在栅极上时,P沟道MOS管也是关闭状态。

沟道处于n型基底的截断状态,没有电流流动。

当一个负电压施加在栅极上时,栅极和p型基底之间的氧化硅绝缘层形成一个电场。

这个电场将吸引n型基底下面的负电荷,使其靠近氧化硅绝缘层。

在较高的电场强度下,n型基底中的负电荷会被吸引到足够接近氧化硅绝缘层的位置。

这样,n型基底下方的P沟道就会形成并连接源和漏。

P沟道中的空穴可以通过P沟道从源到漏流动。

因此,当电压施加在栅极上时,P沟道MOS管处于导通状态。

同样地,当电压施加在栅极上并且达到一定上限后,P沟道MOS管会进入饱和区。

在这种情况下,P沟道中的电流将达到最大值,并且进一步增加栅极电压将不会增加电流。

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MOS/CMOS集成电路简介及N沟道MOS管和P沟道MOS管在实际项目中,我们基本都用增强型mos管,分为N沟道和P沟道两种。

我们常用的是NMOS,因为其导通电阻小,且容易制造。

在MOS管原理图上可以看到,漏极和源极之间有一个寄生二极管。

这个叫体二极管,在驱动感性负载(如马达),这个二极管很重要。

顺便说一句,体二极管只在单个的MOS管中存在,在集成电路芯片内部通常是没有的。

1.导通特性NMOS的特性,Vgs大于一定的值就会导通,适合用于源极接地时的情况(低端驱动),只要栅极电压达到4V或10V就可以了。

PMOS的特性,Vgs小于一定的值就会导通,适合用于源极接VCC时的情况(高端驱动)。

但是,虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动,但由于导通电阻大,价格贵,替换种类少等原因,在高端驱动中,通常还是使用NMOS。

2.MOS开关管损失不管是NMOS还是PMOS,导通后都有导通电阻存在,这样电流就会在这个电阻上消耗能量,这部分消耗的能量叫做导通损耗。

选择导通电阻小的MOS管会减小导通损耗。

现在的小功率MOS管导通电阻一般在几十毫欧左右,几毫欧的也有。

MOS在导通和截止的时候,一定不是在瞬间完成的。

MOS两端的电压有一个下降的过程,流过的电流有一个上升的过程,在这段时间内,MOS管的损失是电压和电流的乘积,叫做开关损失。

通常开关损失比导通损失大得多,而且开关频率越高,损失也越大。

导通瞬间电压和电流的乘积很大,造成的损失也就很大。

缩短开关时间,可以减小每次导通时的损失;降低开关频率,可以减小单位时间内的开关次数。

这两种办法都可以减小开关损失。

3.MOS管驱动跟双极性晶体管相比,一般认为使MOS管导通不需要电流,只要GS电压高于一定的值,就可以了。

这个很容易做到,但是,我们还需要速度。

在MOS管的结构中可以看到,在GS,GD之间存在寄生电容,而MOS管的驱动,实际上就是对电容的充放电。

对电容的充电需要一个电流,因为对电容充电瞬间可以把电容看成短路,所以瞬间电流会比较大。

选择/设计MOS管驱动时第一要注意的是可提供瞬间短路电流的大小。

第二注意的是,普遍用于高端驱动的NMOS,导通时需要是栅极电压大于源极电压。

而高端驱动的MOS管导通时源极电压与漏极电压(VCC)相同,所以这时栅极电压要比VCC大4V或10V。

如果在同一个系统里,要得到比VCC大的电压,就要专门的升压电路了。

很多马达驱动器都集成了电荷泵,要注意的是应该选择合适的外接电容,以得到足够的短路电流去驱动MOS管。

2009-03-20 11:18MOS/CMOS集成电路MOS集成电路特点:制造工艺比较简单、成品率较高、功耗低、组成的逻辑电路比较简单,集成度高、抗干扰能力强,特别适合于大规模集成电路。

MOS集成电路包括:NMOS管组成的NMOS电路、PMOS管组成的PMOS电路及由NMOS和PMOS两种管子组成的互补MOS电路,即CMOS电路。

PMOS门电路与NMOS电路的原理完全相同,只是电源极性相反而已。

数字电路中MOS集成电路所使用的MOS管均为增强型管子,负载常用MOS管作为有源负载,这样不仅节省了硅片面积,而且简化了工艺利于大规模集成。

常用的符号如图1所示。

N沟MOS晶体管金属-氧化物-半导体(Metal-Oxide-SemIConductor)结构的晶体管简称MOS晶体管,有P型MOS管和N型MOS管之分。

MOS管构成的集成电路称为MOS集成电路,而PMOS管和NMOS管共同构成的互补型MOS集成电路即为CMOS集成电路。

由p型衬底和两个高浓度n扩散区构成的MOS管叫作n沟道MOS管,该管导通时在两个高浓度n扩散区间形成n型导电沟道。

n沟道增强型MOS管必须在栅极上施加正向偏压,且只有栅源电压大于阈值电压时才有导电沟道产生的n沟道MOS 管。

n沟道耗尽型MOS管是指在不加栅压(栅源电压为零)时,就有导电沟道产生的n沟道MOS管。

NMOS集成电路是N沟道MOS电路,NMOS集成电路的输入阻抗很高,基本上不需要吸收电流,因此,CMOS与NMOS集成电路连接时不必考虑电流的负载问题。

NMOS 集成电路大多采用单组正电源供电,并且以5V为多。

CMOS集成电路只要选用与NMOS集成电路相同的电源,就可与NMOS集成电路直接连接。

不过,从NMOS到CMOS直接连接时,由于NMOS输出的高电平低于CMOS集成电路的输入高电平,因而需要使用一个(电位)上拉电阻R,R的取值一般选用2~100KΩ。

N沟道增强型MOS管的结构在一块掺杂浓度较低的P型硅衬底上,制作两个高掺杂浓度的N+区,并用金属铝引出两个电极,分别作漏极d和源极s。

然后在半导体表面覆盖一层很薄的二氧化硅(SiO2)绝缘层,在漏——源极间的绝缘层上再装上一个铝电极,作为栅极g。

在衬底上也引出一个电极B,这就构成了一个N沟道增强型MOS管。

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)。

它的栅极与其它电极间是绝缘的。

图(a)、(b)分别是它的结构示意图和代表符号。

代表符号中的箭头方向表示由P(衬底)指向N(沟道)。

P沟道增强型MOS管的箭头方向与上述相反,如图(c)所示。

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① vGS=0 的情况从图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iD≈0。

② vGS>0 的情况若vGS>0,则栅极和衬底之间的SiO2绝缘层中便产生一个电场。

电场方向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。

排斥空穴: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。

吸引电子:将 P型衬底中的电子(少子)被吸引到衬底表面。

(2)导电沟道的形成: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。

开始形成沟道时的栅——源极电压称为开启电压,用VT表示。

上面讨论的N沟道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vGS≥VT时,才有沟道形成。

这种必须在vGS≥VT时才能形成导电沟道的MOS管称为增强型MOS管。

沟道形成以后,在漏——源极间加上正向电压vDS,就有漏极电流产生。

vDS对iD的影响如图(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。

N沟道增强型MOS管的特性曲线、电流方程及参数(1)特性曲线和电流方程1)输出特性曲线N沟道增强型MOS管的输出特性曲线如图1(a)所示。

与结型场效应管一样,其输出特性曲线也可分为可变电阻区、饱和区、截止区和击穿区几部分。

2)转移特性曲线转移特性曲线如图1(b)所示,由于场效应管作放大器件使用时是工作在饱和区(恒流区),此时iD几乎不随vDS而变化,即不同的vDS所对应的转移特性曲线几乎是重合的,所以可用vDS大于某一数值(vDS>vGS-VT)后的一条转移特性曲线代替饱和区的所有转移特性曲线.3)iD与vGS的近似关系与结型场效应管相类似。

在饱和区内,iD与vGS的近似关系式为式中IDO是vGS=2VT时的漏极电流iD。

(2)参数MOS管的主要参数与结型场效应管基本相同,只是增强型MOS管中不用夹断电压VP ,而用开启电压VT表征管子的特性。

N沟道耗尽型MOS管的基本结构(1)结构:N沟道耗尽型MOS管与N沟道增强型MOS管基本相似。

(2)区别:耗尽型MOS管在vGS=0时,漏——源极间已有导电沟道产生,而增强型MOS管要在vGS≥VT时才出现导电沟道。

(3)原因:制造N沟道耗尽型MOS管时,在SiO2绝缘层中掺入了大量的碱金属正离子Na+或K+(制造P沟道耗尽型MOS管时掺入负离子),如图1(a)所示,因此即使vGS=0时,在这些正离子产生的电场作用下,漏——源极间的P型衬底表面也能感应生成N沟道(称为初始沟道),只要加上正向电压vDS,就有电流iD。

如果加上正的vGS,栅极与N沟道间的电场将在沟道中吸引来更多的电子,沟道加宽,沟道电阻变小,iD增大。

反之vGS为负时,沟道中感应的电子减少,沟道变窄,沟道电阻变大,iD减小。

当vGS负向增加到某一数值时,导电沟道消失,iD趋于零,管子截止,故称为耗尽型。

沟道消失时的栅-源电压称为夹断电压,仍用VP表示。

与N沟道结型场效应管相同,N沟道耗尽型MOS管的夹断电压VP也为负值,但是,前者只能在vGS<0的情况下工作。

而后者在vGS=0,vGS>0,VP<vGS<0的情况下均能实现对iD的控制,而且仍能保持栅——源极间有很大的绝缘电阻,使栅极电流为零。

这是耗尽型MOS管的一个重要特点。

图(b)、(c)分别是N沟道和P沟道耗尽型MOS管的代表符号。

(4)电流方程:在饱和区内,耗尽型MOS管的电流方程与结型场效应管的电流方程相同,即:各种场效应管特性比较P沟MOS晶体管金属氧化物半导体场效应(MOS)晶体管可分为N沟道与P沟道两大类, P沟道硅MOS场效应晶体管在N型硅衬底上有两个P+区,分别叫做源极和漏极,两极之间不通导,柵极上加有足够的正电压(源极接地)时,柵极下的N型硅表面呈现P型反型层,成为连接源极和漏极的沟道。

改变栅压可以改变沟道中的电子密度,从而改变沟道的电阻。

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