Arbetsprincip för N-kanals förbättringsläge MOSFET

(1) Kontrolleffekten av vGS på ID och kanal

① Fall av vGS=0

Det kan ses att det finns två back-to-back PN-övergångar mellan drain d och source s för förbättringslägetMOSFET.

När gate-source-spänningen vGS=0, även om drain-source-spänningen vDS adderas, och oavsett polariteten hos vDS, finns det alltid en PN-övergång i det omvända förspända tillståndet. Det finns ingen ledande kanal mellan avloppet och källan, så dräneringsströmmen ID≈0 vid denna tidpunkt.

② Fallet med vGS>0

Om vGS>0 genereras ett elektriskt fält i SiO2-isoleringsskiktet mellan grinden och substratet. Riktningen för det elektriska fältet är vinkelrät mot det elektriska fältet riktat från grinden till substratet på halvledarytan. Detta elektriska fält stöter bort hål och attraherar elektroner. Avstötande hål: Hålen i substratet av P-typ nära porten stöts bort, vilket lämnar orörliga acceptorjoner (negativa joner) för att bilda ett utarmningsskikt. Attrahera elektroner: Elektronerna (minoritetsbärare) i substratet av P-typ attraheras till substratets yta.

(2) Bildande av ledande kanal:

När vGS-värdet är litet och förmågan att attrahera elektroner inte är stark, finns det fortfarande ingen ledande kanal mellan avloppet och källan. När vGS ökar, attraheras fler elektroner till ytskiktet av P-substratet. När vGS når ett visst värde bildar dessa elektroner ett tunt lager av N-typ på ytan av P-substratet nära grinden och är anslutna till de två N+-områdena, och bildar en ledande kanal av N-typ mellan avloppet och källan. Dess konduktivitetstyp är motsatt den för P-substratet, så det kallas också ett inversionsskikt. Ju större vGS är, desto starkare är det elektriska fältet som verkar på halvledarytan, desto fler elektroner attraheras till ytan av P-substratet, desto tjockare är den ledande kanalen och desto mindre är kanalresistansen. Grindkällans spänning när kanalen börjar bildas kallas för startspänningen, representerad av VT.

DeN-kanal MOSFETsom diskuterats ovan kan inte bilda en ledande kanal när vGS < VT, och röret är i ett avstängt tillstånd. Endast när vGS≥VT kan en kanal bildas. Den här typen avMOSFETsom måste bilda en ledande kanal när vGS≥VT kallas ett förbättringslägeMOSFET. Efter att kanalen har bildats genereras en dräneringsström när en framåtspänning vDS appliceras mellan drain och source. Inverkan av vDS på ID, när vGS>VT och är ett visst värde, liknar påverkan av drain-source spänning vDS på den ledande kanalen och ström ID den för korsningsfälteffekttransistorn. Spänningsfallet som genereras av dräneringsströmmens ID längs kanalen gör att spänningarna mellan varje punkt i kanalen och grinden inte längre är lika. Spänningen i änden nära källan är störst, där kanalen är tjockast. Spänningen vid dräneringsänden är den minsta, och dess värde är VGD=vGS-vDS, så kanalen är den tunnaste här. Men när vDS är liten (vDS