場效應管解析與內(nèi)部載流子的運動圖文分享-KIA MOS管

場效應管解析與內(nèi)部載流子的運動

場效應管

1.結型場效應管 JFET

2.絕緣柵型場效應管（主講這個）1962年造出來的，又稱MOSFET,簡稱MOS管，在這個基礎上建出來了CMOS電路。

N溝道增強型MOS管

結構

g極下面是二氧化硅，N型半導體和P襯底之間的是PN結。

g 柵極（控制極） s源極（載流子源泉） d 漏極（載流子的漏出處）

對應三極管b e c理解

因為柵極和誰都絕緣，所以叫做絕緣柵；它爬在二氧化硅上。

工作原理-內(nèi)部載流子的運動

提出問題：

源極的電子怎么跑到漏極？沒有渠道是怎么跑過去的？電子透過PN結直接跑到P型半導體就死掉了，那源極電子是怎么跑到漏極的呢？

且看下圖：

內(nèi)部載流子的運動：襯底與s相連。與地連接在一起的地方叫做源極，如果有四個極，那么襯底就是沒連，這個時候源極和漏極是可以互換的。但是一旦襯底與某一個連了，那么一般稱相連的那個就是源極，考究其原因。

1.Uds=0的時候，s與襯底相連，Ugs>0的時候，圖a，因為Ugs大于0，在電場力的作用下，將二氧化硅下面的空穴全部踢走了，下面成為了一個耗盡層，Ugs持續(xù)增大的時候，空穴踢跑自由電子吸上去了，就是圖b，形成了一個溝道（反型層），自由電子形成的溝道，所以叫做N溝道。

溝道寬度與Ugs電壓有關，成正比，溝道的寬窄決定了ds兩極之間的電阻的大小，ds之間就得到了一個可以用電壓控制的可變電阻器。Ugs決定了Rds。

2.溝道形成得電壓叫做Ugs(th)開啟電壓，溝道形成之后保持Ugs保持不變，此時想讓ds之間有電流，就在ds兩邊加電壓，如下圖：

看圖a，隨著Uds得逐漸增大，漏極慢慢變窄了，Id逐漸增大，此時的Id受Uds的控制，但是為什么會變窄呢，先看s極，s極一開始與襯底相連，兩邊點位相等，此時s極與漏極溝道兩側的電勢差都是Ugs，當給d加電壓Uds時，d的電勢變成了Ud，所以此時d側的溝道下方電位不再是s，變成了Ud，所以此時溝道右側的電勢差是Ug-Ud。

圖b，d側溝道慢慢閉合了，此時的Ugs-Uds=Ugs（th），此時叫做預夾斷，不會真的夾斷，動態(tài)平衡，因為夾斷之后沒電流了，沒有電流就沒有壓降，此時溝道又會打開（這塊不是很清晰，有待各位大神補充），此時Uds再增加，縫隙變長圖c，Rds電阻變大，此時Id幾乎不變了（恒流），因為增加的電壓都去抵抗增加的Rds了，此時的Id只和Ugs的大小有關。此時Id的大小與Ugs之間的電壓成比例。

N溝道耗盡型MOS管

和結型類似。

讓上面一層二氧化硅里面帶正電，天生有溝道。對比增強型。

Ugs（off），夾斷電壓。當Ugs>Ugs(off)，此時都有溝道。N型的Ugs（off）是負的很好理解。

結型場效應管

兩個高濃度的P型半導體。

Ugs加反壓，（PN結）耗盡層變寬，溝道變窄

圖c加到夾斷。Ugs（off）真夾斷，不是預夾斷。

這里的圖c是預夾斷，出現(xiàn)恒流區(qū)。

問題

1.Uds>0的時候為什么上面變窄了？類比絕緣柵型，因為上面的電勢差變成了Ug-Ud，而下面的電勢差還是Ug-Us。Ud>Us,所以上面反偏電壓變大，而值變小Ug本就是負的，減去Ud之后更小了，所以耗盡層變寬，溝道變窄。

2.Ugs為什么要小于0？因為若是大于0PN結就導通了，就不存在耗盡層了。所以想要使用就必須使Ugs必須反偏也就是小于0。

結型不容易壞，絕緣柵型的那層二氧化硅很薄，那塊相當于一個電容，容易打穿。

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