在絕緣柵型場效應(yīng)管中,目前常用二氧化硅作金屬鋁柵極和半導(dǎo)體之間的絕緣層,稱為金屬一氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管,簡稱為MOSFET或者M(jìn)OS管。
MOS管的電路符號(hào)
1)G、D、S極怎么區(qū)分?
G極是比較好區(qū)分的,大家一眼就能區(qū)分。
不論是P溝道還是N溝道,兩根線相交的就是S極。
不論是P溝道還是N溝道,單獨(dú)引線的那邊就是D極。
2)N、P溝道如何區(qū)分?
箭頭指向G極的就是N溝道。
箭頭背向G極的就是P溝道。
3)寄生二極管方向
N溝道,由S極指向D極。
P溝道,由D極指向S極。
MOS管導(dǎo)通條件
N溝道:Ug>Us時(shí)導(dǎo)通。(簡單認(rèn)為)Ug=Us時(shí)截止。
P溝道:Ug<Us時(shí)導(dǎo)通。(簡單認(rèn)為)Ug=Us時(shí)截止。
注意一點(diǎn),MOS管做開關(guān)器件的時(shí)候,輸入輸出一定不能接反,接反的寄生二極管一直處于導(dǎo)通狀態(tài),MOS本身就失去開關(guān)的作用了。
萬用表區(qū)分N/P溝道
將萬用表調(diào)至“二極管檔”。
紅表筆(+極)接D極,黑表筆(-極)接S極:假設(shè),二極體值低于0.7V以下。然后我們交換表筆,黑表筆(-極)接D極,紅表筆(+極)接S極:假設(shè),二極體值高于1.2V以上。那么我們可以判斷,這個(gè)為?PMOS。如果兩次測量結(jié)果和我們的假設(shè)相反,則可以判斷為?NMOS。
整理一下上面描述區(qū)分P、N溝道方法的邏輯,DS極之間的寄生二極管才是關(guān)鍵。換句話說,我們就是依靠測量這個(gè)寄生二極管的導(dǎo)通方向來判斷P、N溝道的。
MOS管內(nèi)部工作原理
在一塊摻雜濃度較低的P型半導(dǎo)體硅襯底上,用半導(dǎo)體光刻、擴(kuò)散工藝制作兩個(gè)高摻雜濃度的N區(qū),并用金屬鋁引出兩個(gè)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(dǎo)體表面覆蓋一層很薄的二氧化硅(Si02)絕緣層膜,再在這個(gè)絕緣層膜上裝上一個(gè)鋁電極,作為柵極G。這就構(gòu)成了一個(gè)N溝道增強(qiáng)型MOS管。顯然它的柵極和其它電極間是絕緣的。
同樣用上述相同的方法在一塊摻雜濃度較低的N型半導(dǎo)體硅襯底上,用半導(dǎo)體光刻、擴(kuò)散工藝制作兩個(gè)高摻雜濃度的P區(qū),及上述相同的柵極制作過程,就制成為一個(gè)P溝道增強(qiáng)型MOS管。
增強(qiáng)型MOS管的漏極D和源極S之間有兩個(gè)背靠背的PN結(jié)。當(dāng)柵-源電壓VGS=0時(shí),即使加上漏-源電壓VDS,總有一個(gè)PN結(jié)處于反偏狀態(tài),漏-源極間沒有導(dǎo)電溝道(沒有電流流過),所以這時(shí)漏極電流ID=0。此時(shí)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(chǎn)生一個(gè)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(gè)電容,VGS等效是對(duì)這個(gè)電容充電,并形成一個(gè)電場。
隨著VGS逐漸升高,受柵極正電壓的吸引,在這個(gè)電容的另一邊就聚集大量的電子并形成了一個(gè)從漏極到源極的N型導(dǎo)電溝道,當(dāng)VGS大于管子的開啟電壓VT(一般約為 2V)時(shí),N溝道管開始導(dǎo)通,形成漏極電流ID。
我們把開始形成溝道時(shí)的柵-源極電壓稱為開啟電壓,一般用VT表示??刂茤艠O電壓VGS的大小改變了電場的強(qiáng)弱,就可以達(dá)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(gè)重要特點(diǎn),所以也稱之為場效應(yīng)管。
MOS管分類
MOS管工作原理動(dòng)畫示意圖也有N溝道和P溝道兩類,但每一類又分為增強(qiáng)型和耗盡型兩種,因此MOS管的四種類型為:N溝道增強(qiáng)型管、N溝道耗盡型管、P溝道增強(qiáng)型管、P溝道耗盡型管。
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