Принцип роботи N-канального режиму розширення MOSFET

(1) Керуючий вплив vGS на ID і канал

① Випадок vGS=0

Можна побачити, що між стоком d і джерелом s режиму покращення є два прямих PN-переходуMOSFET.

Коли напруга затвор-витік vGS=0, навіть якщо напруга стік-витік vDS додається, і незалежно від полярності vDS, завжди є PN-перехід у стані зворотного зміщення. Між стоком і витоком немає провідного каналу, тому в цей час струм стоку ID≈0.

② Випадок vGS>0

Якщо vGS>0, електричне поле генерується в ізоляційному шарі SiO2 між затвором і підкладкою. Напрямок електричного поля перпендикулярний електричному полю, спрямованому від затвора до підкладки на поверхні напівпровідника. Це електричне поле відштовхує дірки і притягує електрони. Відштовхування отворів: отвори в підкладці P-типу поблизу затвора відштовхуються, залишаючи нерухомі акцепторні іони (негативні іони), утворюючи виснажений шар. Притягнення електронів: Електрони (неосновні носії) у підкладці P-типу притягуються до поверхні підкладки.

(2) Формування провідного каналу:

Коли значення vGS невелике і здатність притягувати електрони слабка, між стоком і витоком все ще немає провідного каналу. Коли vGS збільшується, більше електронів притягується до поверхневого шару P-підкладки. Коли vGS досягає певного значення, ці електрони утворюють тонкий шар N-типу на поверхні P-підкладки поблизу затвора та з’єднуються з двома областями N+, утворюючи провідний канал N-типу між стоком і витоком. Його тип провідності протилежний типу P-підкладки, тому його також називають інверсійним шаром. Чим більше vGS, тим сильніше електричне поле, що діє на поверхню напівпровідника, тим більше електронів притягується до поверхні P-підкладки, тим товщі провідний канал і тим менший опір каналу. Напруга затвор-витік, коли канал починає формуватися, називається напругою включення, представленою VT.

TheN-канал MOSFETрозглянуті вище не можуть утворювати провідний канал, коли vGS < VT, і трубка знаходиться в стані відсікання. Тільки коли vGS≥VT може бути сформований канал. Такого родуMOSFETякий має утворювати провідний канал, коли vGS≥VT називається режимом посиленняMOSFET. Після формування каналу генерується струм стоку, коли пряма напруга vDS прикладається між стоком і джерелом. Вплив vDS на ID, коли vGS>VT і є певним значенням, вплив напруги стік-витік vDS на провідний канал і струм ID подібний до впливу польового транзистора. Падіння напруги, створене струмом стоку ID вздовж каналу, робить напруги між кожною точкою в каналі та затвором більше не рівними. Напруга на кінці, близькому до джерела, найбільша, де канал найбільш товстий. Напруга на кінці стоку найменша, а її значення VGD=vGS-vDS, тому канал тут найтонший. Але коли vDS малий (vDS