2.2.1绝缘栅场效应三极管的工作原理 绝缘栅型场效应三极管 MOSFET( Metal Oxide Semiconductor fet)。分为 增强型→>N沟道、P沟道 耗尽型→N沟道、P沟道 N沟道增强型 MOSFET Sio 的结构示意图和符号见图 D 0213。其中: G D( Drain)为漏极,相当c; P衬底 S G(Gate)为栅极,相当b; N沟道箭头向里 衬底断开 S( Source为源极,相当e 图02.13N沟道增强型 MOSFET结构示意图(动画2-3)
N沟道增强型MOSFET 的结构示意图和符号见图 02.13。其中： D(Drain)为漏极，相当c； G(Gate)为栅极，相当b； S(Source)为源极，相当e。 图02.13 N沟道增强型 MOSFET结构示意图（动画2-3） 2.2.1 绝缘栅场效应三极管的工作原理 绝缘栅型场效应三极管MOSFET( Metal Oxide Semiconductor FET)。分为 增强型 → N沟道、P沟道 耗尽型 → N沟道、P沟道
Sio (1)N沟道增强型 MOSFET ①结构 P衬底 根据图02.13,N沟道增强 型 MOSFET基本上是一种左右对称的拓扑结构,它是 在P型半导体上生成一层SO2薄膜绝缘层,然后用光 刻工艺扩散两个高掺杂的N型区,从N型区引出电极 个是漏极D,一个是源极S。在源极和漏极之间的 绝缘层上镀一层金属铝作为栅极G。P型半导体称为 衬底,用符号B表示
一个是漏极D，一个是源极S。在源极和漏极之间的 绝缘层上镀一层金属铝作为栅极G。P型半导体称为 衬底，用符号B表示。 (1)N沟道增强型MOSFET ①结构 根据图02.13， N沟道增强 型MOSFET基本上是一种左右对称的拓扑结构，它是 在P型半导体上生成一层SiO2 薄膜绝缘层，然后用光 刻工艺扩散两个高掺杂的N型区，从N型区引出电极
②工作原理 1.栅源电压VGs的控制作用 当s=0V时,漏源之间相当两个背靠背的二极管, 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 0<VGs<Gs时,通过栅极和 S102 衬底间的电容作用,将靠近栅极 下方的P型半导体中的空穴向下 方排斥,出现了一薄层负离子的 P衬底 电子 耗尽层。耗尽层中的少子将向表 0空穴 负离子 层运动,但数量有限,不足以形 成沟道,将漏极和源极沟通,所以不可能以形成漏极电流l
当栅极加有电压时，若 0＜VGS＜VGS(th)时，通过栅极和 衬底间的电容作用，将靠近栅极 下方的P型半导体中的空穴向下 方排斥，出现了一薄层负离子的 耗尽层。耗尽层中的少子将向表 层运动，但数量有限，不足以形 成沟道，将漏极和源极沟通，所以不可能以形成漏极电流ID。 ②工作原理 1．栅源电压VGS的控制作用 当VGS=0V时，漏源之间相当两个背靠背的 二极管， 在D、S之间加上电压不会在D、S间形成电流
进一步增加VGs,当VGs>VGsm 时(Vos称为开启电压),由于此 时的栅极电压已经比较强,在靠近 ++++ ++++ Sio2 栅极下方的P型半导体表层中聚集较 多的电子,可以形成沟道,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l。在栅 P衬底 极下方形成的导电沟道中的电子,。大 因与P型半导体的载流子空穴极性 负离子B 相反,故称为反型层 (动画24) 随着κas的继续增加,J将不断增加。在s=0V时l=0, 只有当VGs>lest)后才会出现漏极电流,这种MOS管称为 增强型MOS管 Gs对漏极电流的控制关系可用 GS/VDs=const 这一曲线描述,称为转移特性曲线,见图02.14
VGS对漏极电流的控制关系可用 ID =f(VGS)VDS=const 这一曲线描述，称为转移特性曲线，见图02.14。 进一步增加VGS，当VGS＞VGS(th) 时（ VGS(th) 称为开启电压)，由于此 时的栅极电压已经比较强，在靠近 栅极下方的P型半导体表层中聚集较 多的电子，可以形成沟道，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。在栅 极下方形成的导电沟道中的电子， 因与P型半导体的载流子空穴极性 相反，故称为反型层。 (动画2-4） 随着VGS的继续增加，ID将不断增加。在VGS=0V时ID=0， 只有当VGS＞VGS(th)后才会出现漏极电流，这种MOS管称为 增强型MOS管
ID/mA Vc=10V Df(VGs)I Yps-const 2 6 GS 图02.14VGs对漏极电流的控制特性—转移特性曲线 转移特性曲线的斜率gn的大小反映了栅源电压 对漏极电流的控制作用。gm的量纲为mAV,所以 gn也称为跨导。跨导的定义式如下 gn=△lD△ vcsI vose=ont(单位mS)
图02.14 VGS对漏极电流的控制特性——转移特性曲线 转移特性曲线的斜率gm的大小反映了栅源电压 对漏极电流的控制作用。 gm 的量纲为mA/V，所以 gm也称为跨导。跨导的定义式如下 gm =ID/VGS VDS=const (单位mS) ID =f(VGS)VDS=const