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MOS管的基本工作原理簡述(shù)

肖特基二極管供應商
MOSFET的(de)基本工作原理
對MOSFET(金屬氧化物半導體(tǐ)場效應晶體管)的基(jī)本(běn)結構,要理解MOSFET的功能(néng),或許要首先研究一下半(bàn)導體表麵。
由於缺(quē)乏相鄰的原子,某種半導(dǎo)體的表麵總是其理想晶(jīng)格的一種被擾亂的形(xíng)態。因此,表麵常常會生長一(yī)層薄的氧化層或吸附一些其他原子和分子。於是(shì),這些表麵層通常會帶電。
以一種p型半導體為(wéi)例,假(jiǎ)定(dìng)其(qí)表麵帶正電(diàn)對少量正電荷可(kě)得在這種表麵,空穴的(de)濃度/密度逐漸降低(dī),其導帶和價帶(dài)同時(shí)向下彎曲,建立起一個厚度為hd的耗盡區。
增大正電荷量將導致I qVs I > E; - EF
在這種情況下,導帶和價帶彎曲(qǔ)得更加厲害,對於半導(dǎo)體表麵處的一個較小區域,費米能級更加靠近導帶而不是價帶,從而(ér)形成一(yī)個(gè)厚度為h的反型層,在反型層中電子(zǐ)是多數載流子。
緊挨著反型(xíng)層的是厚度為h.的耗盡層,耗盡層把反型(xíng)層和P區隔開。
如果該p型半導體表麵帶負(fù)電(diàn),所形成的將是空(kōng)穴累積層。N型(xíng)半導體的特性與之相(xiàng)似(sì):表麵帶正電時形成累積層,表麵帶負電時形成耗盡區(qū)負電荷(hé)增(zēng)多則形成反型層。
接下來,假(jiǎ)定(dìng)在此p型半導體的表麵有(yǒu)一層薄氧化膜,氧化膜上再鍍一層金屬膜。在這層金屬(shǔ)膜(mó)上施加一個正向電壓。進一步再添(tiān)加兩個(gè)n+區分別作為源區(qū)和
漏區(qū)。這樣,我們就有了一個最簡單的(de)橫向MOS場效(xiào)應晶體管的例子。正向電壓的作(zuò)用和正表麵電荷的作用相同:當柵極上有足夠大的正電壓,兩個
n區就會通過反型層連接起來。由(yóu)於柵(shān)壓Vc>VT,漏(lòu)極和源極之間才有電流通過。
柵源閾值電壓Vr(對n溝道 MOSFET):該閾(yù)值電(diàn)壓是這樣一個(gè)柵極電壓,在此電壓下產生的(de)電子濃(nóng)度等於空穴濃度。
MOS場(chǎng)效應晶體管(guǎn)可分(fèn)為
1)n溝道MOSFET:在(zài)p區形成一個n型溝(gōu)道。
2)p溝(gōu)道(dào) MOSFET:在n區形成一個p型溝道。
仔細探查,必須考慮到氧化層在靠近半導體的(de)界麵上含有正(zhèng)電荷。這(zhè)些電荷的密度在5x10°~1x101/c㎡數量級。而且,功率MOSFET的柵區由n型重(chóng)摻雜多晶矽層組成),由於n*摻雜多(duō)晶(jīng)矽和p型半導體(考慮n溝道MOS-
FET)中費米能級的位置不同,柵極和半(bàn)導體之間已經存在(zài)了一個電勢差。這兩種效應都以相同(tóng)的方式起作用,猶如一個外施正柵(shān)極電壓,從(cóng)而導致閾值電壓V,降低。n溝道 MOSFET在p區低摻雜和氧化層電荷密度高的情況下,V是(shì)負的,甚至沒有外
加柵極電壓(yā),溝道也會存在。上(shàng)麵所提到的閾值電壓的定義仍然是(shì)有效的(de)。
MOSFET 可根據柵極電壓分(fèn)為
1)耗盡型:V<0,該器件為常開器件,在柵源加負電壓vc
2)增強型:Vπ>0,n溝道隻在(zài)Vc>Vr時才會(huì)形成(常關器件)。
通常情況下,由於具有常關特點,電(diàn)力電子(zǐ)技術(shù)中使用的(de)是增強型MOSFET器件,而且幾(jǐ)乎(hū)都是n溝道MOSFET.由於電子的遷移率遠遠高於空穴的遷移率(lǜ),n溝道MOSFET器件更有優(yōu)勢。現(xiàn)代器件(jiàn)閾值電壓的(de)典型值被調整到2~4V。
肖(xiāo)特基二(èr)極管供(gòng)應商
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