嵌入式硬件工程师:绝缘栅型场效应管

1: N沟道增强型MOS管的工作原理:

  • 当g-s之间不加电压的话,漏极之间是两个背向的PN结,不存在导电沟道,无可移动的载流子,因此,g-s之间无电压,给d加电压,也无用,也不会有漏极电流。
  • 当Uds=0且Ugs>0时 ,由于SiO2的存在,栅极电流为0, 当给栅极加正向电压时,且不断加大Ugs , 正向电场会将 P 型衬底中的多数载流子(空穴)向衬底内部排斥,同时将少数载流子(电子)吸引到衬底表面。随着 VGS 增大,表面的空穴被完全排斥, 宽的耗尽层。
  • 而当Ugs>开启电压Vgs(th)时 , 电场吸引的电子数量超过衬底表面的空穴,表面层的导电类型从 P 型转变为 N 型(称为 "反型层"),这层反型层就是连接源极和漏极的 N 型导电沟道
  • VGS 越大 (超过 VGS (th) 后),电场越强,吸引的电子越多,沟道越宽(导电能力越强)。此时在漏源电压 VDS 作用下,电子从源极经沟道流向漏极, 形成漏极电流 ID ,且 ID 随 VGS 增大而增大。

2产生漏极电流的条件:

  1. 1.先有导电沟道,
  • 对于 N 沟道增强型 MOS 管:需要栅极电压Vgs>Vgs(th),将漏极与源极连通。【后天的沟道】
  • 对于N沟道结型场效应管:零栅压时就已存在沟道,【天生的沟道】
  1. 2.漏极之间有电压差:
  • 在漏极和源极之间施加 正向电压 Vds。
  • 电压差会形成电场,驱动沟道中的载流子(电子)从源极向漏极移动,从而形成定向电流 ------ 漏极电流(ID)。
  • Vds的大小会影响漏极电流Id的大小,在沟道未被夹断前,Id随Vds增大而增大;夹断后,饱和了,Id基本稳定。
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