MOS场效应管的工作原理与基本结构

信息来源: 时间:2020-12-8

MOS场效应管的工作原理与基本结构

用平面工艺制作的MOS场效应管,其典型结构图如图1.1-2所示,其中衬底材料为p型半导体,两个n+区由扩散工艺形成,分别称为源区和漏区。栅氧化层上面是金属电极,称为栅极.栅氧化层下面及源、漏之间的区城通常称为沟道区。源及漏区分别由金属欧姆接触形成S板、D极。MOS场效应管工作原理。衬底引出的电极称为B,通常B与源是短接并且接地,但有时也将源n+与衬底B之间加上反偏电压,此时其特性与S、B短接时不同,具体的影响将在下面各节讨论。

MOS场效应管工作原理

图1.1-2所示的管子称为n沟道(简称n沟)增强型MOS场效应管,其剖面图如图1.1-3所示。它的特点是栅极不加电压时,栅氧化层下面不存在n型导电沟道,只有当栅极上加以正电压image.png(VT称阈值电压,具体将在下面讨论)时,才在源漏之间的P型材料表面形成一个导电的n沟道,使导电类型相同的源、漏区连接起来。

现在定性讨论n沟道增强型MOS管(在源与衬底短接并接地时)的工作原理。当栅极接零电位时,源区到漏区是一个n+-p-n+的结构,这时如果在漏极加一个正电压,漏区与衬底间的Pn结处于反偏状态,故源和漏之间无电流通过(只有很小的反向电流流过)。MOS场效应管工作原理。如果在栅极上加一个正电位VGS,将有一部分电压降在SiO2层上,另一部分电压降在P型半导体表面。形成指向半导体内部的表面势,从而使P型半导体表面耗尽,甚至反型。当image.png时,P型半导体表面呈强反型,形成n沟道,将n+的源、漏区连接起来。这时若漏极加上正电压便在源、漏之间有电流IDS流过,IDS随VGS而变,也就是随半导体表面的电场而变,这就是所谓表面场效应,场效应管的名称即由此而来。图1.1-2中的W为沟道宽度,L为沟道长度,image.png为氧化层厚度。从下面讨论可知,这些参数将直接影响MOS场效应管的电性能。

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