耗尽型MOS管的结构及工作原理

一、耗尽型MOS管结构

1.N沟道耗尽型MOS管结构

①以低掺杂的P型硅片为衬底

②利用扩散工艺制作两个高掺杂的N+区，并引出两个电极，分别为源极s，漏极d

③在半导体上制作一层SiO2绝缘层，在SiO2上制作一层金属铝，引出电极，作为栅极g

④在SiO2绝缘层中掺入大量正离子，那么即使Ugs=0,在正离子作用下，P衬底的表面会有电子汇聚，也会形成反型层，造成漏-源之间存在导电沟道。

⑤只要在d-s之间加电压，就会产生漏极电流。 (Ugs＞Ugs(off))

⑥Ugs为正时，反型层变宽，导电沟道电阻降低

⑦当Ugs从零减小到一定值时，反型层消失，漏-源之间的导电沟道消失，此时Ugs称为夹断电压Ugs(off)

⑧Ugs可以在正、负值得一定范围内实现对id的控制，且任然保持栅-源之间的绝缘电阻。

2.两类耗尽型MOS管

通过导电沟道所带电荷判断(箭头所指的就是N沟道)

导电沟道为N则为N沟道耗尽型MOS管

导电沟道为P则为P沟道耗尽型MOS管

二、耗尽型MOS管工作原理

1.Ugs对导电沟道的控制

①当Ugs=0

由于SiO2绝缘层中含有正电荷，所以衬底靠近绝缘层的区域会形成导电沟道

②当Ugs＞0

当Ugs电压增大，栅极汇集正电荷，对自由电子的吸引增强，导电沟道变宽

③当Ugs＜0

栅极会聚集负电荷，抵消部分正离子作用，导电沟道变窄

（4）当Ugs=Ugs（off）

栅极负电荷与正电荷作用相互抵消，导电沟道消失

2.Uds对六级电流id的影响

①当Ugs＞Ugs(off)，且Uds=0时

因为Ugd=Ugs-Uds

Ugs=Ugs＞Ugs(off)

所以gd,gs均导通。 但是Uds=0，所以漏极电流id=0。

②当Ugs＞Ugs(off)，且Uds逐渐增大时

因为Ugd=Ugs-Uds

所以随着Uds增大，Ugd会逐渐减小，漏极的导电沟道会变窄

但是只要Ugs保持不变，沟道电阻就不会发生变化。

源极电流id随着Uds增大而增大，d-s呈现电阻特性。

（3）当Ugs>Ugs（off），且Uds=Ugs-Ugs（off）时

因为Ugd=Ugs-Uds

Ugs=Ugs＞Ugs(off)

所以此时，漏极导电沟道预夹断

（4）当Ugs>Ugs（off），且Uds>Ugs-Ugs（off）时

因为Ugd=Ugs-Uds

Ugs＜Ugs(off)

所以此时，漏极导电沟道已夹断，随着Uds电压增加，夹断区逐渐加长

（5）当Ugs>Ugs（off），且Uds>Ugs-Ugs（off）时

Uds 增大会造成两个方面：

1：d-s电压增大，id增大。

2：夹断区边长，d-s电阻增大，id减小。

以上两个方面造成id恒流，与Uds无关，仅仅取决于Ugs。

3.总结

①两断截止，两通阻，一通一断是恒流