mos管的工作原理淺顯易懂,圖文分享-KIA MOS管

mos管結構原理

在一塊摻雜濃度較低的P型半導體硅襯底上，用半導體光刻、擴散工藝制作兩個高摻雜濃度的N+區，并用金屬鋁引出兩個電極，分別作為漏極D和源極S。然后在漏極和源極之間的P型半導體表面復蓋一層很薄的二氧化硅（SiO2)絕緣層膜，在這個絕緣層膜上裝上一個鋁電極，作為柵極G；就構成了一個N溝道（NPN型）增強型MOS管。顯然它的柵極和其它電極間是絕緣的。

如圖所示，A、B分別是它的結構圖和代表符號。同樣用上述方法在一塊摻雜濃度較低的N型半導體硅襯底上，用半導體光刻、擴散工藝制作兩個高摻雜濃度的P+區，及上述相同的柵極制作過程，就制成為一個P溝道（PNP型）增強型MOS管。下圖所示分別是N溝道和P溝道MOS管道結構圖和代表符號。

mos管的工作取決于MOS電容，它是源極和漏極之間的氧化層下方的半導體表面。只需分別施加正柵極電壓或負柵極電壓，即可將其從 p 型反轉為 n 型。

mos管的主要原理是能夠控制源極和漏極之間的電壓和電流。它的工作原理幾乎就像一個開關，設備的功能基于 MOS 電容。MOS電容是MOS管的的主要部分。

當漏源電壓（VDS）連接在漏極和源極之間時，正電壓施加到漏極，負電壓施加到源極。在這里，漏極的 PN 結是反向偏置的，而源極的 PN 結是正向偏置的。在這個階段，漏極和源極之間不會有任何電流流動。

如果我們將正電壓 (VGG ) 施加到柵極端子，由于靜電引力，P襯底中的少數電荷載流子（電子）將開始積聚在柵極觸點上，從而在兩個 n+ 區域之間形成導電橋。

在柵極接觸處積累的自由電子的數量取決于施加的正電壓的強度。施加的電壓越高，由于電子積累而形成的 n 溝道寬度越大，這最終會增加電導率，并且漏極電流 (ID ) 將開始在源極和漏極之間流動。

當沒有電壓施加到柵極端子時，除了由于少數電荷載流子而產生的少量電流外，不會有任何電流流動。mos管開始導通的最小電壓稱為閾值電壓。

MOS管有N溝道和P溝道兩類，但每一類又分為增強型和耗盡型兩種，因此MOS管的四種類型為：N溝道增強型管、N溝道耗盡型管、P溝道增強型管、P溝道耗盡型管。凡柵極-源極電壓UGS為零時漏極電流也為零的管子均屬于增強型管，凡柵極-源極電壓UGS為零時漏極電流不為零的管子均屬于耗盡型管。

根據導電方式的不同，MOSFET分增強型、耗盡型。所謂增強型是指：當VGS=O時管子是呈截止狀態，加上正確的VGS后，多數載流子被吸引到柵極，從而“增強”了該區域的載流子，形成導電溝道。

工作原理詳解：

增強型MOS管的漏極D和源極S之間有兩個背靠背的PN結。當柵-源電壓VGS=O時，即使加上漏-源電壓VDS，總有一個PN結處于反偏狀態，漏-源極間沒有導電溝道（沒有電流流過），所以這時漏極電流ID=0。

此時若在柵-源極間加上正向電壓，即VGS>0，則柵極和硅襯底之間的SiO2絕緣層中便產生一個柵極指向P型硅襯底的電場，由于氧化物層是絕緣的，柵極所加電壓VGS無法形成電流，氧化物層的兩邊就形成了一個電容，VGS等效是對這個電容充電，并形成一個電場，隨著VGS逐漸升高，受柵極正電壓的吸引，在這個電容的另一邊就聚集大量的電子并形成了一個從漏極到源極的N型導電溝道，當VGS大于管子的開啟電壓VT（一般約為2V)時，N溝道管開始導通，形成漏極電流ID，我們把開始形成溝道時的柵-源極電壓稱為開啟電壓，一般用VT表示。

控制柵極電壓VGS的大小改變了電場的強弱，就可以達到控制漏極電流ID的大小的目的，這也是MOS管用電場來控制電流的一個重要特點，所以也稱之為場效應管。

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