KA_IX

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MOS管内部工作原理一文搞懂(动画示意图)

2021-1-22 15:38:29 显示全部楼层

MOS管
在绝缘栅型场效应管中,目前常用二氧化硅作金属铝(Al)栅极和半导体之间的绝缘层,称为金属一氧化物-半导体场效应晶体管,简称为MOSFET或者MOS管。

电路符号

G,D,S极怎么区分

G极是比较好区分的,大家一眼就能区分。
不论是P沟道还是N沟道,两根线相交的就是S极。
不论是P沟道还是N沟道,单独引线的那边就是D极。

N,P沟道如何区分

箭头指向G极的就是N沟道。
箭头背向G极的就是P沟道。

寄生二极管方向

N沟道,由S极指向D极。
P沟道,由D极指向S极。
如果觉得上面两条不是很好记,教大家一个识别方法:不论N沟道还是P沟道MOS管,中间衬底箭头方向和寄生二极管的箭头方向总是一致的,上面图片已经标出来了可以看一下。

MOS管导通条件

N沟道:Ug>Us时导通。(简单认为)Ug=Us时截止。
P沟道:Ug<Us时导通。(简单认为)Ug=Us时截止。
注意一点,MOS管做开关器件的时候,输入输出一定不能接反,接反的寄生二极管一直处于导通状态,MOS本身就失去开关的作用了。

万用表区分N,P沟道


将万用表调至“二极管档”。
红表笔+极)接D极,红表笔+极)接S极:假设,二极体值低于0.7V以下。然后我们交换表笔,黑表笔-极)接D极,红表笔+极)接S极:假设,二极体值高于1.2V以上。那么我们可以判断,这个为➣PMOS。如果两次测量结果和我们的假设相反,则可以判断为➣NMOS
整理一下上面描述区分P,N沟道方法的逻辑,DS极之间的寄生二极管才是关键!换句话说,我们就是依靠测量这个寄生二极管的导通方向来判断P,N沟道的。
MOS内部工作原理


在一块掺杂浓度较低的P型半导体硅衬底上,用半导体光刻、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,分别作为漏极D和源极S。然后在漏极和源极之间的P型半导体表面复盖一层很薄的二氧化硅(Si02)绝缘层膜,在再这个绝缘层膜上装上一个铝电极,作为栅极G。这就构成了一个N沟道增强型MOS管。显然它的栅极和其它电极间是绝缘的。
同样用上述相同的方法在一块掺杂浓度较低的N型半导体硅衬底上,用半导体光刻、扩散工艺制作两个高掺杂浓度的P 区,及上述相同的栅极制作过程,就制成为一个P沟道增强型MOS管。
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,总有一个PN结处于反偏状态,漏-源极间没有导电沟道(没有电流流过),所以这时漏极电流ID=0。此时若在栅-源极间加上正向电压,即VGS>0,则栅极和硅衬底之间的SiO2绝缘层中便产生一个栅极指向P型硅衬底的电场,由于氧化物层是绝缘的,栅极所加电压VGS无法形成电流,氧化物层的两边就形成了一个电容,VGS等效是对这个电容充电,并形成一个电场,随着VGS逐渐升高,受栅极正电压的吸引,在这个电容的另一边就聚集大量的电子并形成了一个从漏极到源极的N型导电沟道,当VGS大于管子的开启电压VT(一般约为 2V)时,N沟道管开始导通,形成漏极电流ID,我们把开始形成沟道时的栅-源极电压称为开启电压,一般用VT表示。控制栅极电压VGS的大小改变了电场的强弱,就可以达到控制漏极电流ID的大小的目的,这也是MOS管用电场来控制电流的一个重要特点,所以也称之为场效应管。

知识点汇总

MOS管工作原理动画示意图也有N沟道和P沟道两类,但每一类又分为增强型和耗尽型两种,因此MOS管的四种类型为:N沟道增强型管、N沟道耗尽型管、P沟道增强型管、P沟道耗尽型管。

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