详解MOS管夹断和饱和区电流的特性关系分析

假使加到绝缘栅MOSFE的漏-源电压增大到使漏极近穿的那部分绝缘层具有足够小的电位差，那么在此绝缘层下面沟道就形成了耗尽区。这也是在第三章定义夹断电压时得到的结果。当V_D=V_G-V_P时，夹断就发生了。V_D>V_G-V_P但未越入雪崩击穿区的范围均为区2，即饱和区。因此，对于每个栅极电压，得到饱和所要求的漏-源电压是不同的。在夹断时，漏极沟道上的绝缘层，其电场强度非常之小，以至于漏极附近的沟道只有不可动的电荷存在。要引可动的电荷要有较高的电场强度。这归因于夹断沟道的耗尽层形成。源附近的沟道区然具有很大的自由载流子浓度，因为源是处于地电位，因而栅和源之间的电位差要此夹断时概和漏之间电位差大得多，所以源附近的绝缘层上，其电场强度也必然大得多，随着沟道位置从源到漏的推移，其导电载流子的浓度也随之迅速地降低。

对于给定的栅极电压，漏-源电压可以逐步增大直到夹断发生为止，此时漏-源电流开始饱和，这种情况如图4-6所示。

夹断时耗尽层的宽度要比沟道长度小得多。但是超过夹断而附加的任何漏-源电压全部都加在此耗尽层上，沟道其余部分所施的电压则保持恒定。当漏-源电压增大而超越夹断时，耗尽层变宽，同时向着源区移动；不过，沟道其余部分的长度变化是十分小的。超过夹断时，对于一定的栅压，沟道区所剩部分的长度（因而其电阻）及其施加在这部分沟道上的电压保持恒定。因而漏源电压高于夹断时，流经沟道其余部分的电流也是恒定的。

理想的情况，耗尽区本身对于能和电流是没有影响的。对于漏-源电压超过夹断的情况，耗尽区存在着高的电场，随着V_D的增大，此电场强度也增高，假定耗尽层中所有杂质都离化了，因而该区就没有自由载流子，这样就不会生复合作用，因此从理论上来讲，流经此区的电流不会减小。耗尽层不会阻塞任何沟道电流，因为进入耗尽层的任何载流子立刻就会被高电场“扫除”到另一边。

任何漏-源洩漏旁路的存在都会反映到饱和区的I-V曲线上，此时恒定电流曲钱的斜率就不再为零了，区2曲线的斜率实际上就是洩漏电阻的倒数。

如前所述，在正常的工作条件下，沟道系集中在源极附近。对于N沟道元件而言，源极附近的沟道区比漏附近沟道区具有更多的导带电子。这样，整个沟道中就存在载流子浓度的梯度。如图4-7所示。

如果知道沟道中作为X和Y函数的导带电子的分布情兄，就可以写出

上式第一项表示时的扩散电流，第二项表示其漂移嗲电流。但是，如果沟道中非夹断区的n是缓慢变化的（如图4-7所示），就不足以引起可观的扩散电流。这是因为浓度梯度几乎布在整个沟道的长度上，其典型长度为0.5至1密耳，虽然小的扩散电流在非夹断的沟道上流动，实际上所有电流都是由漂移而引起的。耗尽区中可能存在着大得多的载流子浓度梯度。因而在这里，扩散电流起了一定的作用。如果只考虑漂移过程，其结果为第三章所推导的那样，能和区表现出平方律的关系。即

和

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