MOS管的工作原理,就是這麼簡單

2021-02-18 張飛實戰電子

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1. MOS管工作原理--MOS管簡介

MOS管，即在集成電路中絕緣性場效應管。MOS英文全稱為Metal-Oxide-Semiconductor即金屬-氧化物-半導體，確切的說，這個名字描述了集成電路中MOS管的結構，即：在一定結構的半導體器件上，加上二氧化矽和金屬，形成柵極。MOS管的source和drain是可以對調的，都是在P型backgate中形成的N型區。在多數情況下，兩個區是一樣的，即使兩端對調也不會影響器件的性能,這樣的器件被認為是對稱的。

 

2. MOS管工作原理--Mos管的結構特點

MOS管的內部結構如圖所示：其導通時只有一種極性的載流子(多子)參與導電，是單極型電晶體。導電機理與小功率MOS管相同，但結構上有較大區別，小功率MOS管是橫嚮導電器件，功率MOSFET大都採用垂直導電結構，又稱為VMOSFET，大大提高了MOSFET器件的耐壓和耐電流能力。

 

其主要特點是在金屬柵極與溝道之間有一層二氧化矽絕緣層，因此具有很高的輸入電阻，該管導通時在兩個高濃度n擴散區間形成n型導電溝道。n溝道增強型MOS管必須在柵極上施加正向偏壓，且只有柵源電壓大於閾值電壓時才有導電溝道產生的n溝道MOS管。n溝道耗盡型MOS管是指在不加柵壓(柵源電壓為零)時，就有導電溝道產生的n溝道MOS管。

 

3. MOS管工作原理--MOS管的特性

3.1MOS管的輸入、輸出特性

對於共源極接法的電路，源極和襯底之間被二氧化矽絕緣層隔離，所以柵極電流為0。

共源極解法

　當VGS：

 

3.2MOS管的導通特性

MOS管作為開關元件，同樣是工作在截止或導通兩種狀態。由於MOS管是電壓控制元件，所以主要由柵源電壓uGS決定其工作狀態。

　　圖為由NMOS增強型管構成的開關電路。

NMOS的特性，Vgs大於一定的值就會導通，適合用於源極接地時的情況(低端驅動)，只要柵極電壓達到4V或10V就可以了。

PMOS的特性，Vgs小於一定的值就會導通，適合用於源極接VCC時的情況(高端驅動)。但是，雖然PMOS可以很方便地用作高端驅動，但由於導通電阻大，價格貴，替換種類少等原因，在高端驅動中，通常還是使用NMOS。

4. MOS管工作原理

MOS管的工作原理(以N溝道增強型MOS場效應管)它是利用VGS來控制「感應電荷」的多少，以改變由這些「感應電荷」形成的導電溝道的狀況，然後達到控制漏極電流的目的。在製造管子時，通過工藝使絕緣層中出現大量正離子，故在交界面的另一側能感應出較多的負電荷，這些負電荷把高滲雜質的N區接通，形成了導電溝道，即使在VGS=0時也有較大的漏極電流ID。當柵極電壓改變時，溝道內被感應的電荷量也改變，導電溝道的寬窄也隨之而變，因而漏極電流ID隨著柵極電壓的變化而變化。

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