绝缘栅

经验分享手绘NMOS管的工作原理分析

发布时间:2022/5/6 10:27:06   
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文章来自于EDA网友HAHA投稿,HAHA在工作当中遇到该问题点,虽说是简单的概念,但是记忆模糊的知识点导致工作卡壳,所以总结出来分享给大家。

场效应管分为结型场效应管和绝缘栅型场效应管。

绝缘栅型场效应管的栅极与源极、栅极和漏极之间均采用SiO2绝缘层隔离,又因栅极为金属铝,又称为MOS管。

它的栅—源之间电阻比结型场效应管大得多,可达欧以上,并且比结型场效应管温度稳定性好,集成化时工艺简单,而广泛应用于大规模集成电路。

MOS管又分为PMOS和NMOS,每一类又分为增强型和耗尽型两种。

因此,MOS管就共有四种类型。

栅—源电压为零时,漏极电流也为零的均属于增强型。

栅—源电压为零时,漏极电流不为零的管子均属于耗尽型。

重点分析N沟道增强型MOS管工作原理:

1、当栅—源之间不加电压时,源漏之间只是背向的PN节,不存在导电沟道,即使源漏之间加电压,也不会有漏极电流。

2、当=0,且0时,由于SiO2的存在。栅极电流为零,栅极金属层将聚集正电荷,它们排斥P型衬底靠近SiO2一侧的空穴,使之剩下不能移动的负离子区,形成耗尽层。

当增大,耗尽层增宽,将衬底的自由电子吸到耗尽层与绝缘层之间形成N型薄层,称为反型层。反型层就构成了d—s之间的导电沟道。沟道刚形成的g—s电压称为开启电压(th)。

当是大于(th)的一个确定值时,若在d—s之间加正向电压,则产生一定的漏电流。

当较小时,的增大使线性增大,沟道沿S—D方向逐渐变窄。

一旦增大到是Ugd=(th),=-(th),沟道在漏极一侧出现夹断点,称为预夹断。

继续增大,夹断区随之延长,的增大部分几乎用于克服夹断区对漏极电流的阻力。

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