N沟道增强型场效应管结构;预夹断点轨迹^DO0 截止医 卩皿a) N沟道增强型MOS管结构示意图IdL 衬g ■—b) s⑹N沟道增强型MOS管代表符号d1—■—衬底r——丄S(c) P沟道增强型MOS管代表符号 在一块掺杂浓度较低的 P 型硅衬底上，用光刻、扩散工艺制作两 个高掺杂浓度的N+区，并用金属铝引出两个电极，分别作漏极 d和源极s然后在半导体表面复盖一层很薄的二氧化硅(SiO2) 绝缘层，在漏-源极间的绝缘层上再装上一个铝电极,作为栅极 g 另外在衬底上也引出一个电极B，这就构成了一个N沟道增强型 MOS管显然它的栅极与其它电极间是绝缘的图1(a)、(b)分 别是它的结构示意图和代表符号代表符号中的箭头方向表示由 P(衬底)指向N(沟道)P沟道增强型MOS管的箭头方向与上述 相反，如图1(c)所示二、 N 沟道增强型场效应管工作原理1．vGS 对 iD 及沟道的控制作用MOS 管的源极和衬底通常是接在一起的(大多数管子在出厂前已 连接好)从图1(a)可以看出，增强型MOS管的漏极d和源极s 之间有两个背靠背的 PN 结当栅-源电压 vGS=0 时，即使加上 漏-源电压vDS，而且不论vDS的极性如何，总有一个PN结处 于反偏状态，漏-源极间没有导电沟道，所以这时漏极电流iD~O。
若在栅-源极间加上正向电压，即vGS>0,则栅极和衬底之间的SiO2 绝缘层中便产生一个垂直于半导体表面的由栅极指向衬底 的电场，这个电场能排斥空穴而吸引电子，因而使栅极附近的P 型衬底中的空穴被排斥，剩下不能移动的受主离子(负离子)，形 成耗尽层，同时P衬底中的电子(少子)被吸引到衬底表面当 vGS 数值较小，吸引电子的能力不强时，漏-源极之间仍无导电 沟道出现，如图1(b)所示vGS增加时，吸引到P衬底表面层的 电子就增多，当 vGS 达到某一数值时，这些电子在栅极附近的 P 衬底表面便形成一个N型薄层，且与两个N+区相连通，在漏- 源极间形成N型导电沟道，其导电类型与P衬底相反，故又称 为反型层，如图1(c)所示vGS越大，作用于半导体表面的电场 就越强，吸引到P衬底表面的电子就越多，导电沟道越厚，沟道 电阻越小我们把开始形成沟道时的栅-源极电压称为开启电压， 用 VT 表示由上述分析可知，N沟道增强型MOS管在vGSVVT时，不能 形成导电沟道，管子处于截止状态只有当vGS2VT时，才有 沟道形成，此时在漏-源极间加上正向电压vDS，才有漏极电流 产生而且vGS增大时，沟道变厚，沟道电阻减小，iD增大。
这种必须在vGS2VT时才能形成导电沟道的MOS管称为增强 型 MOS 管2．vDS 对 iD 的影响耗尽层N型（感生）沟道P』衬底引钱（C）耗尽层N型（感生）沟道F1T黠尽星N型沟道耗尽层N型沟道P■6馆和 』衬底引线（C）I 图2 -如图2（a）所示，当vGS>VT且为一确定值时，漏-源电压vDS对导电沟道及电流iD的影响与结型场效应管相似漏极电流iD沿沟道产生的电压降使沟道内各点与栅极间的电压不再相等，靠近源极一端的电压最大，这里沟道最厚，而漏极一端电压最小，其值为vGD=vGS - vDS，因而这里沟道最薄但当vDS较小（vDS随着vDS的增大，靠近漏极的沟道越来越薄，当vDS增加到使vGD=vGS-vDS=VT(或vDS=vGS-VT)时，沟道在漏极一端出现预夹断，如图2(b)所示再继续增大vDS，夹断点将向源极方向 移动，如图2(c)所示由于vDS的增加部分几乎全部降落在夹 断区，故iD几乎不随vDS增大而增加，管子进入饱和区，iD几 乎仅由vGS决定三、特性曲线、电流方程及参数1特性曲线和电流方程」预夹斷点轨迹 ■2墜 :饱和医：■=D:穿;区讦GS](a) (bjN沟道增强型MOS管的输出特性曲线如图1(a)所示。
与结型场 效应管一样，其输出特性曲线也可分为可变电阻区、饱和区、截 止区和击穿区几部分转移特性曲线如图1(b)所示,由于场效应管 作放大器件使用时是工作在饱和区(恒流区)，此时iD几乎不随 vDS而变化，即不同的vDS所对应的转移特性曲线几乎是重合的, 所以可用vDS大于某一数值(vDS>vGS-VT)后的一条转移特性 曲线代替饱和区的所有转移特性曲线，与结型场效应管相类似 在饱和区内,iD与vGS的近似关系式为(vGS>VT )式中IDO是vGS=2VT时的漏极电流iD。