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  • 結型MOS管與絕緣柵MOS管工作原理介紹
    • 發布時間:2024-07-11 14:41:44
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    結型MOS管與絕緣柵MOS管工作原理介紹
    MOS管是較新型的半導體材料,利用電場效應來控制晶體管的電流,因而得名。它的外型也是一個三極管,因此又稱MOS管。它只有一種載流子參與導電的半導體器件,是一種用輸入電壓控制輸出電流的半導體器件。從參與導電的載流子來劃分,它有電子作為載流子的N溝道器件和空穴作為載流子的P溝道器件。從MOS管三極管的結構來劃分,它有結型MOS管三極管和絕緣柵型MOS管三極管之分。
    1.結型MOS管三極管
    (1) 結構
    N溝道結型MOS管三極管的結構如圖1所示,它是在N型半導體硅片的兩側各制造一個PN結,形成兩個PN結夾著一個N型溝道的結構。兩個P區即為柵極,N型硅的一端是漏極,另一端是源極。
    結型MOS管 絕緣柵MOS管
    圖1結型MOS管三極管的結構
    (2) 工作原理
    以N溝道為例說明其工作原理。
    當UGS=0時,在漏、源之間加有一定電壓時,在漏源間將形成多子的漂移運動,產生漏極電流。當UGS<>
    (3)特性曲線
    結型MOS管三極管的特性曲線有兩條,一是輸出特性曲線(ID=f(UDS)|UGS=常量),二是轉移特性曲線(ID=f(UGS)|UDS=常量)。N溝道結型場效應三極管的特性曲線如圖2所示。
    結型MOS管 絕緣柵MOS管
    圖2N溝道結型MOS管三極管的特性曲線
    2. 絕緣柵MOS管三極管的工作原理
    絕緣柵MOS管三極管分為:耗盡型 →N溝道、P溝道 增強型 →N溝道、P溝道
    (1)N溝道耗盡型絕緣柵MOS管
    N溝道耗盡型的結構和符號如圖3(a)所示,它是在柵極下方的SiO2絕緣層中摻入了大量的金屬正離子。所以當UGS=0時,這些正離子已經感應出反型層,形成了溝道。于是,只要有漏源電壓,就有漏極電流存在。當UGS>0時,將使ID進一步增加。UGS<>
    結型MOS管 絕緣柵MOS管
    圖3N溝道耗盡型絕緣柵MOS管結構和轉移特性曲線
    (2)N溝道增強型絕緣柵MOS管
    結構與耗盡型類似。但當UGS=0 V時,在D、S之間加上電壓不會在D、S間形成電流。 當柵極加有電壓時,若0UGS(th)時,形成溝道,將漏極和源極溝通。如果此時加有漏源電壓,就可以形成漏極電流ID。在UGS=0V時ID=0,只有當UGS>UGS(th)后才會出現漏極電流,這種MOS管稱為增強型MOS管。
    N溝道增強型MOS管的轉移特性曲線,見圖4。
    結型MOS管 絕緣柵MOS管
    圖4轉移特性曲線
    (3)P溝道MOS管
    P溝道MOS管的工作原理與N溝道MOS管完全相同,只不過導電的載流子不同,供電電壓極性不同而已。這如同雙極型三極管有NPN型和PNP型一樣。
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