N沟增强型型NMOS管的N沟道怎么被夹断的！如图c

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2020-03-14 11:33 标签： N沟

制造工艺比较简单、成品率较高、功耗低、组成的逻辑电路比较简单集成度高、抗干扰能力强，特别适合于大规模集成电路

NMOS管组成的NMOS电路、PMOS管组成的PMOS电路及由NMOS和PMOS两种管子组成的互补MOS电路，即CMOS电路

PMOS门电路与NMOS电路的原理完全相同，只是电源极性相反而已

数字电路中MOS集成电路所使用的MOS管均为N沟增强型型管子，负载常用MOS管作为有源负载这样不仅节省了硅片面积，而且简化了工艺利于大规模集成常用的符号如

金属-氧化物-半导体(Metal-Oxide-SemIConductor)结构的晶體管简称MOS晶体管，有P型MOS管和N型MOS管之分MOS管构成的集成电路称为MOS集成电路，而PMOS管和NMOS管共同构成的互补型MOS集成电路即为CMOS集成电路

由p型衬底和兩个高浓度n扩散区构成的MOS管叫作n沟道MOS管，该管导通时在两个高浓度n扩散区间形成n型导电沟道n沟道N沟增强型型MOS管必须在栅极上施加正向偏壓，且只有栅源电压大于阈值电压时才有导电沟道产生的n沟道MOS管n沟道耗尽型MOS管是指在不加栅压（栅源电压为零）时，就有导电沟道产生嘚n沟道MOS管

NMOS集成电路是N沟道MOS电路，NMOS集成电路的输入阻抗很高基本上不需要吸收电流，因此CMOS与NMOS集成电路连接时不必考虑电流的负载问题。NMOS集成电路大多采用单组正电源供电并且以5V为多。CMOS集成电路只要选用与NMOS集成电路相同的电源就可与NMOS集成电路直接连接。不过从NMOS到CMOS直接连接时，由于NMOS输出的高电平低于CMOS集成电路的输入高电平因而需要使用一个（电位）上拉电阻R，R的取值一般选用2～100KΩ。

N沟道N沟增强型型MOS管的结构

在一块掺杂浓度较低的P型硅衬底上制作两个高掺杂浓度的N+区，并用金属铝引出两个电极分别作漏极d和源极s。

然后在半导体表媔覆盖一层很薄的二氧化硅(SiO2)绝缘层在漏——源极间的绝缘层上再装上一个铝电极,作为栅极g。

在衬底上也引出一个电极B这就构成了一个N溝道N沟增强型型MOS管。MOS管的源极和衬底通常是接在一起的(大多数管子在出厂前已连接好)

它的栅极与其它电极间是绝缘的。

图(a)、(b)分别是它的結构示意图和代表符号代表符号中的箭头方向表示由P(衬底)指向N(沟道)。P沟道N沟增强型型MOS管的箭头方向与上述相反如图(c)所示。

N沟道N沟增强型型MOS管的工作原理

（1）vGS对iD及沟道的控制作用

从图1(a)可以看出N沟增强型型MOS管的漏极d和源极s之间有两个背靠背的PN结。当栅——源电压vGS=0时即使加上漏——源电压vDS，而且不论vDS的极性如何总有一个PN结处于反偏状态，漏——源极间没有导电沟道所以这时漏极电流iD≈0。

若vGS＞0则栅极囷衬底之间的SiO2绝缘层中便产生一个电场。电场方向垂直于半导体表面的由栅极指向衬底的电场这个电场能排斥空穴而吸引电子。

排斥空穴：使栅极附近的P型衬底中的空穴被排斥剩下不能移动的受主离子(负离子)，形成耗尽层吸引电子：将 P型衬底中的电子（少子）被吸引箌衬底表面。

（2）导电沟道的形成：

当vGS数值较小吸引电子的能力不强时，漏——源极之间仍无导电沟道出现如图1(b)所示。vGS增加时吸引箌P衬底表面层的电子就增多，当vGS达到某一数值时这些电子在栅极附近的P衬底表面便形成一个N型薄层，且与两个N+区相连通在漏——源极間形成N型导电沟道，其导电类型与P衬底相反故又称为反型层，如图1(c)所示vGS越大，作用于半导体表面的电场就越强吸引到P衬底表面的电孓就越多，导电沟道越厚沟道电阻越小。

开始形成沟道时的栅——源极电压称为开启电压用VT表示。

上面讨论的N沟道MOS管在vGS＜VT时不能形荿导电沟道，管子处于截止状态只有当vGS≥VT时，才有沟道形成这种必须在vGS≥VT时才能形成导电沟道的MOS管称为N沟增强型型MOS管。沟道形成以后在漏——源极间加上正向电压vDS，就有漏极电流产生

如图(a)所示，当vGS>VT且为一确定值时漏——源电压vDS对导电沟道及电流iD的影响与结型场效應管相似。

漏极电流iD沿沟道产生的电压降使沟道内各点与栅极间的电压不再相等靠近源极一端的电压最大，这里沟道最厚而漏极一端電压最小，其值为VGD=vGS－vDS因而这里沟道最薄。但当vDS较小（vDS<vGS–VT）时它对沟道的影响不大，这时只要vGS一定沟道电阻几乎也是一定的，所以iD随vDS菦似呈线性变化

随着vDS的增大，靠近漏极的沟道越来越薄当vDS增加到使VGD=vGS－vDS=VT(或vDS=vGS－VT)时，沟道在漏极一端出现预夹断如图2(b)所示。再继续增大vDS夾断点将向源极方向移动，如图2(c)所示由于vDS的增加部分几乎全部降落在夹断区，故iD几乎不随vDS增大而增加管子进入饱和区，iD几乎仅由vGS决定

N沟道N沟增强型型MOS管的特性曲线、电流方程及参数

（1）特性曲线和电流方程

N沟道N沟增强型型MOS管的输出特性曲线如图1(a)所示。与结型场效应管┅样,其输出特性曲线也可分为可变电阻区、饱和区、截止区和击穿区几部分

转移特性曲线如图1(b)所示,由于场效应管作放大器件使用时是工莋在饱和区(恒流区),此时iD几乎不随vDS而变化,即不同的vDS所对应的转移特性曲线几乎是重合的,所以可用vDS大于某一数值(vDS＞vGS-VT)后的一条转移特性曲线代替飽和区的所有转移特性曲线。

3）iD与vGS的近似关系

与结型场效应管相类似在饱和区内,iD与vGS的近似关系式为

MOS管的主要参数与结型场效应管基本相哃，只是N沟增强型型MOS管中不用夹断电压VP 而用开启电压VT表征管子的特性。

N沟道耗尽型MOS管的基本结构

N沟道耗尽型MOS管与N沟道N沟增强型型MOS管基本楿似

耗尽型MOS管在vGS=0时，漏——源极间已有导电沟道产生而N沟增强型型MOS管要在vGS≥VT时才出现导电沟道。

制造N沟道耗尽型MOS管时在SiO2绝缘层中掺叺了大量的碱金属正离子Na+或K+(制造P沟道耗尽型MOS管时掺入负离子)，如图1(a)所示因此即使vGS=0时，在这些正离子产生的电场作用下漏——源极间的P型衬底表面也能感应生成N沟道(称为初始沟道)，只要加上正向电压vDS就有电流iD。

如果加上正的vGS栅极与N沟道间的电场将在沟道中吸引来更多嘚电子，沟道加宽沟道电阻变小，iD增大反之vGS为负时，沟道中感应的电子减少沟道变窄，沟道电阻变大iD减小。当vGS负向增加到某一数徝时导电沟道消失，iD趋于零管子截止，故称为耗尽型沟道消失时的栅－源电压称为夹断电压，仍用VP表示与N沟道结型场效应管相同，N沟道耗尽型MOS管的夹断电压VP也为负值但是，前者只能在vGS<0的情况下工作而后者在vGS=0，vGS>0VP<vGS<0的情况下均能实现对iD的控制，而且仍能保持栅——源极间有很大的绝缘电阻,使栅极电流为零这是耗尽型MOS管的一个重要特点。图(b)、(c)分别是N沟道和P沟道耗尽型MOS管的代表符号

在饱和区内，耗盡型MOS管的电流方程与结型场效应管的电流方程相同即：

金属氧化物半导体场效应(MOS)晶体管可分为N沟道与P沟道两大类，P沟道硅MOS场效应晶体管茬N型硅衬底上有两个P+区分别叫做源极和漏极，两极之间不通导柵极上加有足够的正电压(源极接地)时，柵极下的N型硅表面呈现P型反型层成为连接源极和漏极的沟道。改变栅压可以改变沟道中的电子密度从而改变沟道的电阻。这种MOS场效应晶体管称为P沟道N沟增强型型场效應晶体管如果N型硅衬底表面不加栅压就已存在P型反型层沟道，加上适当的偏压可使沟道的电阻增大或减小。这样的MOS场效应晶体管称为P溝道耗尽型场效应晶体管统称为PMOS晶体管。

P沟道MOS晶体管的空穴迁移率低,因而在MOS晶体管的几何尺寸和工作电压绝对值相等的情况下PMOS晶体管嘚跨导小于N沟道MOS晶体管。此外P沟道MOS晶体管阈值电压的绝对值一般偏高，要求有较高的工作电压它的供电电源的电压大小和极性,与双极型晶体管——晶体管逻辑电路不兼容。PMOS因逻辑摆幅大充电放电过程长，加之器件跨导小所以工作速度更低，在NMOS电路(见N沟道金属—氧化粅—半导体集成电路)出现之后多数已为NMOS电路所取代。只是,因PMOS电路工艺简单,价格便宜有些中规模和小规模数字控制电路仍采用PMOS电路技术。

PMOS集成电路是一种适合在低速、低频领域内应用的器件PMOS集成电路采用-24V电压供电。如图5所示的CMOS-PMOS接口电路采用两种电源供电采用直接接口方式，一般CMOS的电源电压选择在10～12V就能满足PMOS对输入电平的要求

MOS场效应晶体管具有很高的输入阻抗，在电路中便于直接耦合容易制成规模夶的集成电路。

该TDM3532采用的沟槽技术

提供优异的RDS（ON）和低门电荷 这个

装置是适合用作负载开关或在PWM

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