增強型MOS管結構及原理

admin @ 2014-03-19 , reply:0

增強型MOS管結構及原理
 增強型MOS管結構及原理

MOS管部分( Metal oxide Semiconductor Field Effection Transistor )

MOS-FET 從本質上看來也屬於“多子”器件,但從控制機理上說來它又不同於 J-FET 。 MOS-FET 的柵極與管子其它部分絕緣,靠柵源極間電 場來控制載流子的運動。

1 . 4 . 2 . 1 增強型 MOSFET 的器件結構和原理

下面仍然以 N 溝道型 MOSFET 來說明:



如圖 1 . 22 所示, MOS-FET 是以一塊攙雜濃度比較低的 P 型矽片作為襯底,並使用擴散工藝製作兩個高攙雜濃度的 N 型半導體區域,在這兩個區域上引出兩個歐姆接觸電極,分別稱為源極 S 、漏極 D 。在 S 、 D 之間的襯底表面覆蓋一層二氧化硅絕緣層,在此絕緣層上面沉積出金屬鋁層並引出電極,稱為柵極 G 。因二氧化硅是絕緣體,所以柵極和其它各電極之間是相互絕緣的。故稱這種 FET 為絕緣柵型場效應管。在最底層的金屬襯底上引出另外一個電極 B ,稱為背面柵極極,它主要用於在集成 IC 中生成隔離島。

MOS-FET 也是電壓控制型晶體管,柵極雖然與其它部分絕緣,但可以通過電場來影響載流子的運行,請看圖 1 . 23 :



若 UgS 等於零,則 MOS-FET 等效為一個共陽極二極體, B 是公共陽極, S 、 D 分別為兩個陰極。不論 S 、 D 兩極間加那種極性的電壓.都不會有導通電流產生,這時可以認為此 Mos-FET 是截止的。當將背柵 B 與源極短接,同時給 G 、 s 之間加上正電壓時, Ugs 就被施加到襯底與柵極之間,那麼就會產生一個與 P +襯底表面垂直的電場。當 Ugs 超過某一臨界值之後,垂直電場強度達到一定值,較多的電子就會被吸引到 P 型硅的表面,在兩個 N 十島間形成導電的 N 溝道。這樣 s 、 D 、 N 溝道形成一體,它們僅僅與下面的 P 十型硅形成 PN 結。

當漏極、源極之間施加正向電壓時,此 PN 結反向截止。所以漏區、源區、 N 溝道區下面存在一層耗盡區,把它們與背柵襯底隔離開。此時,若在漏極、源極之間加上正向電壓,就會有不經過襯底的電流由源區經 N 溝道到達漏區,形成漏極電流 Id 。習慣上將剛剛開始出現 N 溝道 時的 Ugs 稱為開啟電壓,用 Ut 表示。

  





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