Princip funkce N-kanálového vylepšení režimu MOSFET

(1) Kontrolní účinek vGS na ID a kanál

① Případ vGS=0

Je vidět, že mezi kolektorem d a zdrojem s v režimu vylepšení existují dva PN přechody zády k sobě.MOSFET.

Když je napětí mezi hradlem a zdrojem vGS=0, i když je přidáno napětí zdroje kolektoru vDS a bez ohledu na polaritu vDS, vždy existuje PN přechod v obráceném předpětí. Mezi kolektorem a zdrojem není žádný vodivý kanál, takže proud kolektoru je v tuto chvíli ID≈0.

② Případ vGS>0

Pokud je vGS>0, v izolační vrstvě SiO2 mezi hradlem a substrátem se generuje elektrické pole. Směr elektrického pole je kolmý na elektrické pole směřující z hradla k substrátu na povrchu polovodiče. Toto elektrické pole odpuzuje díry a přitahuje elektrony. Odpuzující otvory: Otvory v substrátu typu P v blízkosti brány jsou odpuzovány a zanechávají nepohyblivé akceptorové ionty (záporné ionty), aby vytvořily vrstvu vyčerpání. Přitahování elektronů: Elektrony (menšinové nosiče) v substrátu typu P jsou přitahovány k povrchu substrátu.

(2) Vytvoření vodivého kanálu:

Když je hodnota vGS malá a schopnost přitahovat elektrony není silná, mezi odtokem a zdrojem stále není žádný vodivý kanál. Jak se vGS zvyšuje, více elektronů je přitahováno k povrchové vrstvě substrátu P. Když vGS dosáhne určité hodnoty, tyto elektrony vytvoří tenkou vrstvu typu N na povrchu substrátu P poblíž brány a jsou spojeny se dvěma oblastmi N+, čímž vytvoří vodivý kanál typu N mezi odtokem a zdrojem. Jeho typ vodivosti je opačný než u substrátu P, proto se také nazývá inverzní vrstva. Čím větší je vGS, tím silnější je elektrické pole působící na povrch polovodiče, tím více elektronů je přitahováno k povrchu substrátu P, tím tlustší je vodivý kanál a tím menší je odpor kanálu. Napětí brány-zdroje, když se kanál začíná tvořit, se nazývá spínací napětí, reprezentované VT.

TheN-kanál MOSFETdiskutované výše nemůže tvořit vodivý kanál, když vGS < VT a trubice je ve stavu odříznutí. Kanál lze vytvořit pouze v případě, že vGS≥VT. Tento druhMOSFETkterý musí tvořit vodivý kanál, když se vGS≥VT nazývá režim vylepšeníMOSFET. Poté, co je kanál vytvořen, je generován kolektorový proud, když je mezi kolektor a zdroj aplikováno dopředné napětí vDS. Vliv vDS na ID, když vGS>VT a je určitá hodnota, vliv napětí zdroje kolektoru vDS na vodivý kanál a ID proudu je podobný jako u tranzistoru s efektem přechodového pole. Pokles napětí generovaný ID kolektorového proudu podél kanálu způsobí, že napětí mezi každým bodem v kanálu a bránou již nejsou stejná. Napětí na konci blízko zdroje je největší, kde je kanál nejtlustší. Napětí na konci kolektoru je nejmenší a jeho hodnota je VGD=vGS-vDS, takže kanál je zde nejtenčí. Ale když je vDS malý (vDS