一、增強型MOS管概述
增強型MOS管(E-MOS管)是一種電壓控制型半導體器件,在電路設計中具有廣泛的應用。其工作特性表現為:當柵極端子沒有電壓施加時,通道展現最大的電導率;而當柵極端子兩端施加正或負電壓時,溝道的電導率會隨之降低,從而實現對電流的有效控制。
二、增強型MOS管結構組成
襯底:選用低摻雜的P型硅片作為襯底,為后續的器件制作提供基礎支撐。
源極與漏極:通過擴散工藝在襯底上形成兩個高摻雜的N+區,并分別引出源極(S)和漏極(D)的電極,這兩個區域是電子流入和流出的主要通道。
柵極:在半導體表面覆蓋一層SiO?絕緣層,其上再制作一層金屬鋁并引出電極,作為柵極(G)。通常將柵極與襯底連接,這樣在襯底與柵極之間形成電容結構。當柵極與源極之間的電壓發生變化時,會改變襯底靠近絕緣層處的感應電荷數量,進而控制漏極電流的大小。




三、增強型MOS管工作原理


(一)無電壓施加狀態
當柵極和源極之間未施加電壓時,由于漏極和源極之間存在電壓差,會有少量電流在漏源之間流動。此時,導電溝道尚未完全形成,電流較小。
(二)正電壓施加過程
當在柵極(VGG)處施加正電壓時,少數載流子(空穴)受到排斥,而多數載流子(電子)被吸引向SiO?層。隨著VGG處正電位的逐漸增加,一定量的漏極電流(ID)開始在源極和漏極之間流動。進一步提高VGG的正電位,來自源極的電子流動得到增強,并且受VGG電壓的推動作用,漏極電流ID也隨之增加。由于電子流的增強效應,這種模式被稱為增強模式MOS管。
四、增強型MOS管的開啟電壓
增強型MOS管的開啟電壓大于零,這是其重要的電氣特性之一。
其工作原理緊密依賴于柵源電壓(VGS)的控制作用。當柵源之間未施加電壓時,漏源之間的PN結處于反向偏置狀態,無法形成有效的導電溝道,即使在漏源之間施加電壓,也不會有顯著電流通過。而當柵源之間施加的正向電壓達到一定值(即開啟電壓VGS(th))時,漏源之間形成導電通道,器件開始導通。
當VGS超過開啟電壓后,MOS管進入導通區,此時漏源電流(iDS)會隨著VGS的增加而增大,同時輸出電壓(UDS)相應減小。如果漏源電阻(rDS)遠小于負載電阻(RD),則輸出電壓UDS可近似為0V,表明MOS管處于良好的“接通”狀態,能夠有效地實現電路的通斷控制功能。
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