Arbejdsprincippet for N-kanal forbedringstilstand MOSFET

(1) Kontroleffekten af vGS på ID og kanal

① Tilfælde af vGS=0

Det kan ses, at der er to back-to-back PN-kryds mellem dræn d og source s i forbedringstilstandenMOSFET.

Når gate-source spændingen vGS=0, selvom drain-source spændingen vDS tilføjes, og uanset polariteten af vDS, er der altid et PN-kryds i omvendt forspændt tilstand. Der er ingen ledende kanal mellem drænet og kilden, så drænstrømmen ID≈0 på dette tidspunkt.

② Tilfældet med vGS>0

Hvis vGS>0, genereres et elektrisk felt i SiO2-isoleringslaget mellem porten og substratet. Retningen af det elektriske felt er vinkelret på det elektriske felt rettet fra porten til substratet på halvlederoverfladen. Dette elektriske felt afviser huller og tiltrækker elektroner. Afstødende huller: Hullerne i P-type-substratet nær porten afvises, hvilket efterlader ubevægelige acceptorioner (negative ioner) til at danne et udtømningslag. Tiltræk elektroner: Elektronerne (minoritetsbærere) i P-type substratet tiltrækkes af substratets overflade.

(2) Dannelse af ledende kanal:

Når vGS-værdien er lille, og evnen til at tiltrække elektroner ikke er stærk, er der stadig ingen ledende kanal mellem drænet og kilden. Når vGS stiger, tiltrækkes flere elektroner til overfladelaget af P-substratet. Når vGS når en vis værdi, danner disse elektroner et N-type tyndt lag på overfladen af P-substratet nær porten og er forbundet til de to N+ regioner, og danner en N-type ledende kanal mellem drænet og kilden. Dens konduktivitetstype er modsat P-substratets, så det kaldes også et inversionslag. Jo større vGS er, jo stærkere er det elektriske felt, der virker på halvlederoverfladen, jo flere elektroner tiltrækkes til overfladen af P-substratet, jo tykkere er den ledende kanal, og jo mindre er kanalmodstanden. Gate-source spændingen, når kanalen begynder at dannes, kaldes tændspændingen, repræsenteret ved VT.

DeN-kanal MOSFETdiskuteret ovenfor kan ikke danne en ledende kanal, når vGS < VT, og røret er i en afskæringstilstand. Kun når vGS≥VT kan der dannes en kanal. Denne slagsMOSFETder skal danne en ledende kanal, når vGS≥VT kaldes en forbedringstilstandMOSFET. Efter kanalen er dannet, genereres en drænstrøm, når en fremadgående spænding vDS påføres mellem drænet og kilden. Indflydelsen af vDS på ID, når vGS>VT og er en vis værdi, er indflydelsen af drain-source spænding vDS på den ledende kanal og strøm ID svarende til den for krydsfelteffekttransistor. Spændingsfaldet genereret af drænstrøm-ID langs kanalen gør, at spændingerne mellem hvert punkt i kanalen og porten ikke længere er ens. Spændingen for enden tæt på kilden er størst, hvor kanalen er tykkest. Spændingen i drænenden er den mindste, og dens værdi er VGD=vGS-vDS, så kanalen er her den tyndeste. Men når vDS er lille (vDS