場(chǎng)效應(yīng)管解析與內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)圖文分享-KIA MOS管

場(chǎng)效應(yīng)管解析與內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)

場(chǎng)效應(yīng)管

1.結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管 JFET

2.絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管（主講這個(gè)）1962年造出來(lái)的，又稱MOSFET,簡(jiǎn)稱MOS管，在這個(gè)基礎(chǔ)上建出來(lái)了CMOS電路。

N溝道增強(qiáng)型MOS管

結(jié)構(gòu)

g極下面是二氧化硅，N型半導(dǎo)體和P襯底之間的是PN結(jié)。

g 柵極（控制極） s源極（載流子源泉） d 漏極（載流子的漏出處）

對(duì)應(yīng)三極管b e c理解

因?yàn)闁艠O和誰(shuí)都絕緣，所以叫做絕緣柵；它爬在二氧化硅上。

工作原理-內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)

提出問(wèn)題：

源極的電子怎么跑到漏極？沒(méi)有渠道是怎么跑過(guò)去的？電子透過(guò)PN結(jié)直接跑到P型半導(dǎo)體就死掉了，那源極電子是怎么跑到漏極的呢？

且看下圖：

內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)：襯底與s相連。與地連接在一起的地方叫做源極，如果有四個(gè)極，那么襯底就是沒(méi)連，這個(gè)時(shí)候源極和漏極是可以互換的。但是一旦襯底與某一個(gè)連了，那么一般稱相連的那個(gè)就是源極，考究其原因。

1.Uds=0的時(shí)候，s與襯底相連，Ugs>0的時(shí)候，圖a，因?yàn)閁gs大于0，在電場(chǎng)力的作用下，將二氧化硅下面的空穴全部踢走了，下面成為了一個(gè)耗盡層，Ugs持續(xù)增大的時(shí)候，空穴踢跑自由電子吸上去了，就是圖b，形成了一個(gè)溝道（反型層），自由電子形成的溝道，所以叫做N溝道。

溝道寬度與Ugs電壓有關(guān)，成正比，溝道的寬窄決定了ds兩極之間的電阻的大小，ds之間就得到了一個(gè)可以用電壓控制的可變電阻器。Ugs決定了Rds。

2.溝道形成得電壓叫做Ugs(th)開(kāi)啟電壓，溝道形成之后保持Ugs保持不變，此時(shí)想讓ds之間有電流，就在ds兩邊加電壓，如下圖：

看圖a，隨著Uds得逐漸增大，漏極慢慢變窄了，Id逐漸增大，此時(shí)的Id受Uds的控制，但是為什么會(huì)變窄呢，先看s極，s極一開(kāi)始與襯底相連，兩邊點(diǎn)位相等，此時(shí)s極與漏極溝道兩側(cè)的電勢(shì)差都是Ugs，當(dāng)給d加電壓Uds時(shí)，d的電勢(shì)變成了Ud，所以此時(shí)d側(cè)的溝道下方電位不再是s，變成了Ud，所以此時(shí)溝道右側(cè)的電勢(shì)差是Ug-Ud。

圖b，d側(cè)溝道慢慢閉合了，此時(shí)的Ugs-Uds=Ugs（th），此時(shí)叫做預(yù)夾斷，不會(huì)真的夾斷，動(dòng)態(tài)平衡，因?yàn)閵A斷之后沒(méi)電流了，沒(méi)有電流就沒(méi)有壓降，此時(shí)溝道又會(huì)打開(kāi)（這塊不是很清晰，有待各位大神補(bǔ)充），此時(shí)Uds再增加，縫隙變長(zhǎng)圖c，Rds電阻變大，此時(shí)Id幾乎不變了（恒流），因?yàn)樵黾拥碾妷憾既サ挚乖黾拥腞ds了，此時(shí)的Id只和Ugs的大小有關(guān)。此時(shí)Id的大小與Ugs之間的電壓成比例。

N溝道耗盡型MOS管

和結(jié)型類似。

讓上面一層二氧化硅里面帶正電，天生有溝道。對(duì)比增強(qiáng)型。

Ugs（off），夾斷電壓。當(dāng)Ugs>Ugs(off)，此時(shí)都有溝道。N型的Ugs（off）是負(fù)的很好理解。

結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管

兩個(gè)高濃度的P型半導(dǎo)體。

Ugs加反壓，（PN結(jié)）耗盡層變寬，溝道變窄

圖c加到夾斷。Ugs（off）真夾斷，不是預(yù)夾斷。

這里的圖c是預(yù)夾斷，出現(xiàn)恒流區(qū)。

問(wèn)題

1.Uds>0的時(shí)候?yàn)槭裁瓷厦孀冋?？類比絕緣柵型，因?yàn)樯厦娴碾妱?shì)差變成了Ug-Ud，而下面的電勢(shì)差還是Ug-Us。Ud>Us,所以上面反偏電壓變大，而值變小Ug本就是負(fù)的，減去Ud之后更小了，所以耗盡層變寬，溝道變窄。

2.Ugs為什么要小于0？因?yàn)槿羰谴笥?PN結(jié)就導(dǎo)通了，就不存在耗盡層了。所以想要使用就必須使Ugs必須反偏也就是小于0。

結(jié)型不容易壞，絕緣柵型的那層二氧化硅很薄，那塊相當(dāng)于一個(gè)電容，容易打穿。

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