MOS管有哪些分類-MOS管的分類有什么具體區(qū)別-KIA MOS管
信息來(lái)源：本站 日期：2018-08-23
MOSFET管是FET的一種（另一種是JFET），可以被制構(gòu)成增強(qiáng)型或耗盡型，P溝道或N溝道共4種類型，但理論應(yīng)用的只需增強(qiáng)型的N溝道MOS管和增強(qiáng)型的P溝道MOS管，所以通常提到NMOS，或者PMOS指的就是這兩種。場(chǎng)效應(yīng)管分為結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（JFET）和絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管（MOS管）兩大類。
結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的分類：結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管有兩種結(jié)構(gòu)形式，它們是N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管和P溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管。
結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管也具有三個(gè)電極，它們是：柵極；漏極；源極。電路符號(hào)中柵極的箭頭方向可理解為兩個(gè)PN結(jié)的正向?qū)щ姺较颉?、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理(以N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管為例)，N溝道結(jié)構(gòu)型場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)及符號(hào)，由于PN結(jié)中的載流子已經(jīng)耗盡，故PN基本上是不導(dǎo)電的，形成了所謂耗盡區(qū)，當(dāng)漏極電源電壓ED一定時(shí)，如果柵極電壓越負(fù)，PN結(jié)交界面所形成的耗盡區(qū)就越厚，則漏、源極之間導(dǎo)電的溝道越窄，漏極電流ID就愈??；反之，如果柵極電壓沒(méi)有那么負(fù)，則溝道變寬，ID變大，所以用柵極電壓EG可以控制漏極電流ID的變化，就是說(shuō)，場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制元件。
1、絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管（MOS管）的分類：絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管也有兩種結(jié)構(gòu)形式，它們是N溝道型和P溝道型。無(wú)論是什么溝道，它們又分為增強(qiáng)型和耗盡型兩種。
2、它是由金屬、氧化物和半導(dǎo)體所組成，所以又稱為金屬—氧化物—半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管，簡(jiǎn)稱MOS場(chǎng)效應(yīng)管。
3、絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理(以N溝道增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)管)它是利用UGS來(lái)控制“感應(yīng)電荷”的多少，以改變由這些“感應(yīng)電荷”形成的導(dǎo)電溝道的狀況，然后達(dá)到控制漏極電流的目的。在制造管子時(shí)，通過(guò)工藝使絕緣層中出現(xiàn)大量正離子，故在交界面的另一側(cè)能感應(yīng)出較多的負(fù)電荷，這些負(fù)電荷把高滲雜質(zhì)的N區(qū)接通，形成了導(dǎo)電溝道，即使在VGS=0時(shí)也有較大的漏極電流ID。當(dāng)柵極電壓改變時(shí)，溝道內(nèi)被感應(yīng)的電荷量也改變，導(dǎo)電溝道的寬窄也隨之而變，因而漏極電流ID隨著柵極電壓的變化而變化。場(chǎng)效應(yīng)管的工作方式有兩種：當(dāng)柵壓為零時(shí)有較大漏極電流的稱為耗散型；當(dāng)柵壓為零，漏極電流也為零，必須再加一定的柵壓之后才有漏極電流的稱為增強(qiáng)型。
對(duì)于耗盡型的JFET，在平衡時(shí)(不加電壓)時(shí)，溝道電阻最?。浑妷篤ds和Vgs都可改變柵p-n結(jié)勢(shì)壘的寬度，并因此改變溝道的長(zhǎng)度和厚度（柵極電壓使溝道厚度均勻變化，源漏電壓使溝道厚度不均勻變化），使溝道電阻變化，從而導(dǎo)致Ids變化，以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的放大。
當(dāng)Vds較低時(shí)，JFET的溝道呈現(xiàn)為電阻特性，是所謂電阻工作區(qū)，這時(shí)漏極電流基本上隨著電壓Vds的增大而線性上升，但漏極電流隨著柵極電壓Vgs的增大而平方式增大；進(jìn)一步增大Vds時(shí)，溝道即首先在漏極一端被夾斷，則漏極電流達(dá)到最大而飽和（飽和電流搜大小決定于沒(méi)有被夾斷的溝道的電阻），這就是JFET的飽和放大區(qū)，這時(shí)JFET呈現(xiàn)為一個(gè)恒流源。JFET的放大作用可用所謂跨導(dǎo)gm = δIds / δVgsS ](Vds =常數(shù)) 來(lái)表示，要求跨導(dǎo)越大越好。
JFET的特點(diǎn)是：①是電壓控制器件，則不需要大的信號(hào)功率。②是多數(shù)載流子導(dǎo)電的器件，是所謂單極晶體管，則無(wú)少子存儲(chǔ)與擴(kuò)散問(wèn)題，速度高，噪音系數(shù)低；而且漏極電流Ids的溫度關(guān)系決定于載流子遷移率的溫度關(guān)系，則電流具有負(fù)的溫度系數(shù)，器件具有自我保護(hù)的功能。③輸入端是反偏的p-n結(jié), 則輸入阻抗大, 便于匹配。④輸出阻抗也很大, 呈現(xiàn)為恒流源，這與BJT大致相同。⑤JFET一般是耗盡型的，但若采用高阻襯底, 也可得到增強(qiáng)型JFET(增強(qiáng)型JFET在高速、低功耗電路中很有應(yīng)用價(jià)值)；但是一般只有短溝道的JFET才是能很好工作的增強(qiáng)型器件。實(shí)際上，靜電感應(yīng)晶體管也就是一種短溝道的JFET。⑥溝道是處在半導(dǎo)體內(nèi)部，則溝道中的載流子不受半導(dǎo)體表面的影響，因此遷移率較高、噪聲較低。
圖1是N溝道增強(qiáng)型MOS管的結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào)。它是在一塊P型硅襯底上，擴(kuò)散兩個(gè)高濃度摻雜的N+區(qū)，在兩個(gè)N+區(qū)之間的硅表面上制作一層很薄的二氧化硅（SiO2）絕緣層，然后在SiO2和兩個(gè)N型區(qū)表面上分別引出三個(gè)電極，稱為源極s、柵極g和漏極d。在其圖形符號(hào)中，箭頭表示漏極電流的實(shí)際方向。
絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管的導(dǎo)電機(jī)理是，利用UGS 控制"感應(yīng)電荷"的多少來(lái)改變導(dǎo)電溝道的寬窄，從而控制漏極電流ID。若UGS=0時(shí)，源、漏之間不存在導(dǎo)電溝道的為增強(qiáng)型MOS管，UGS=0 時(shí)，漏、源之間存在導(dǎo)電溝道的為耗盡型MOS管。
圖2中襯底為P型半導(dǎo)體，在它的上面是一層SiO2薄膜、在SiO2薄膜上蓋一層金屬鋁，如果在金屬鋁層和半導(dǎo)體之間加電壓UGS，則金屬鋁與半導(dǎo)體之間產(chǎn)生一個(gè)垂直于半導(dǎo)體表面的電場(chǎng)，在這一電場(chǎng)作用下，P型硅表面的多數(shù)載流子-空穴受到排斥，使硅片表面產(chǎn)生一層缺乏載流子的薄層。同時(shí)在電場(chǎng)作用下，P型半導(dǎo)體中的少數(shù)載流子-電子被吸引到半導(dǎo)體的表面，并被空穴所俘獲而形成負(fù)離子，組成不可移動(dòng)的空間電荷層（稱耗盡層又叫受主離子層）。UGS愈大，電場(chǎng)排斥硅表面層中的空穴愈多，則耗盡層愈寬，且UGS愈大，電場(chǎng)愈強(qiáng)；當(dāng)UGS 增大到某一柵源電壓值VT（叫臨界電壓或開啟電壓）時(shí)，則電場(chǎng)在排斥半導(dǎo)體表面層的多數(shù)載流子-空穴形成耗盡層之后，就會(huì)吸引少數(shù)載流子-電子，繼而在表面層內(nèi)形成電子的積累，從而使原來(lái)為空穴占多數(shù)的P型半導(dǎo)體表面形成了N型薄層。由于與P型襯底的導(dǎo)電類型相反，故稱為反型層。在反型層下才是負(fù)離子組成的耗盡層。這一N型電子層，把原來(lái)被PN結(jié)高阻層隔開的源區(qū)和漏區(qū)連接起來(lái)，形成導(dǎo)電溝道。
用圖2所示電路來(lái)分析柵源電壓UGS控制導(dǎo)電溝道寬窄，改變漏極電流ID 的關(guān)系：當(dāng)UGS=0時(shí)，因沒(méi)有電場(chǎng)作用，不能形成導(dǎo)電溝道，這時(shí)雖然漏源間外接有ED電源，但由于漏源間被P型襯底所隔開，漏源之間存在兩個(gè)PN結(jié)，因此只能流過(guò)很小的反向電流，ID ≈0；當(dāng)UGS>0并逐漸增加到VT 時(shí)，反型層開始形成，漏源之間被N溝道連成一體。這時(shí)在正的漏源電壓UDS作用下；N溝道內(nèi)的多子（電子）產(chǎn)生漂移運(yùn)動(dòng)，從源極流向漏極，形成漏極電流ID。顯然，UGS愈高，電場(chǎng)愈強(qiáng)，表面感應(yīng)出的電子愈多，N型溝道愈寬溝道電阻愈小，ID愈大。
Idss—飽和漏源電流。是指結(jié)型或耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管中，柵極電壓UGS=0時(shí)的漏源電流。
Up—夾斷電壓。是指結(jié)型或耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管中，使漏源間剛截止時(shí)的柵極電壓。
Ut—開啟電壓。是指增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效管中，使漏源間剛導(dǎo)通時(shí)的柵極電壓。
gM—跨導(dǎo)。是表示柵源電壓UGS—對(duì)漏極電流ID的控制能力，即漏極電流ID變化量與柵源電壓UGS變化量的比值。gM是衡量場(chǎng)效應(yīng)管放大能力的重要參數(shù)。
BVDS—漏源擊穿電壓。是指柵源電壓UGS一定時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管正常工作所能承受的最大漏源電壓。這是一項(xiàng)極限參數(shù)，加在場(chǎng)效應(yīng)管上的工作電壓必須小于BVDS.
PDSM—最大耗散功率。是一項(xiàng)極限參數(shù)，是指場(chǎng)效應(yīng)管性能不變壞時(shí)所允許的最大漏源耗散功率。使用時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管實(shí)際功耗應(yīng)小于PDSM并留有一定余量。
IDSM—最大漏源電流。是一項(xiàng)極限參數(shù)，是指場(chǎng)效應(yīng)管正常工作時(shí)，漏源間所允許通過(guò)的最大電流。場(chǎng)效應(yīng)管的工作電流不應(yīng)超過(guò)IDSM。
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