MOS管的概念、結構及原理

WordMOS管的概念、結構及原理1、什么是MOS管

MOS管也就是常說的（MOSFET）。MOSFET全稱是：MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor即，金屬氧化物（半導體）場效應（晶體管）。MOS可以分為兩種：耗盡型和增強型。

1）耗盡型：Vgs電壓為0的時候，導電溝道已經存在，在漏極和源極之間有電壓就會有（電流）流過，當增加Vgs時導通能力增強，當Vgs小于0時導電能力減弱，繼續(xù)減小逐漸截止，這種MOS管目前用的不是很多。

2）增強型：Vgs=0時，MOS管截止，Vgs逐漸增大，達到一定值后MOS管開始導通，繼續(xù)增大導通能力增強。目前市面上基本都是使用這種增強型MOS管。

下面以增強型N溝道場效應管為例，介紹場效應管原理。

2、MOS管結構

如下所示，在P型半導體中嵌入兩個N型半導體，N型半導體使用引線引出，這兩個就是源極和漏極，和襯底相連的是源極，另外一個是漏極。然后覆蓋一層二氧化硅絕緣層，絕緣層上覆蓋金屬板，金屬板使用引線引出，這就是柵極。柵極被絕緣層隔離，因此MOS管的柵極電流很小，輸入阻抗很大。

P型半導體富含空穴，N型半導體富含（電子），兩種半導體在接觸面上形成空間電荷區(qū)（耗盡區(qū)），如下圖棕色區(qū)域。

從下圖可以看出，襯底和源極相連后，源極和漏極之間形成一個PN結，這就是MOS內部的體（二極管）。

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3、MOS管溝道形成

當我們給柵極和源極之間施加電壓時，因為源極和襯底相連，所以柵極和襯底之間電壓就是Vgs，因此在絕緣層上下形成電場，柵極吸引襯底（P型半導體）內部的電子向上移動，聚集在絕緣層的下方，形成導電溝道，當增大Vgs電壓時，電場強度增強，聚集在絕緣層下方的電子增多，導電溝道加深，導電能力增強。

4、漏源電流形成

源極和漏極之間形成導電溝道之后，在漏極和源極之間施加電壓Vds，溝道中的電子開始流動形成電流。當我們維持Vgs不變，逐漸增加漏極電壓，也就是Vds，漏極電流逐漸增大，呈線性關系。

注意看下圖中的溝道左深右淺，這是由于漏極電壓的緣故削弱了柵極電場，可以這么理解，本來電子被柵極吸引建立柵極電場，但是溝道右側部分電子被漏極正電壓吸走，削弱了柵極右側電場，右側溝道變淺。隨著漏極電壓升高，漏極的空間電荷區(qū)變大，進步一衰減了柵極電場，右側溝道溝道進一步變淺。

以下是2N7002P的特性曲線，以Vgs=3.5V為例，此時MOS管處于紅色區(qū)間內，漏極電流隨Vds增大而增大。

5、預夾斷

柵極電壓不變，繼續(xù)增大漏極電壓，空間電荷區(qū)進一步增大，漏極電壓不斷地削弱右側溝道，當右側溝道剛好“消失”時，出現(xiàn)預夾斷，如下圖中黑色夾斷點。

以下是2N7002P的特性曲線，以Vgs=3.5V為例，此時MOS管處于紅色區(qū)間內，漏極電流出現(xiàn)拐點，MOS即將走向飽和。

6、夾斷

柵極電壓不變，繼續(xù)增加漏極電壓，夾斷點繼續(xù)左移，空間電荷區(qū)進一步增大，此時漏極電流不再隨漏極電壓升高而升高，MOS飽和了。

注意，出現(xiàn)夾斷并不是沒有電流了，電子也能夠越過夾斷點進入空間電荷區(qū)，被空間電荷區(qū)的電場加速，最后被漏極吸收。

以下是2N7002P的特性曲線，以