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N沟道mos管工作原理及n沟道mos管用途!

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文章出处:骊微电子责任编辑:电源管理芯片人气:-发表时间:2022-12-30 15:02
  项目中最常用的为增强型mos管,可分为N沟道和P沟道两种,n沟道MOS管由p型衬底和两个高浓度n扩散区构成,该管导通时在两个高浓度n扩散区间形成n型导电沟道,由于N沟道mos管其导通电阻小,且容易制造所以项目中大部分用到的是NMOS。
 
  
  N沟道增强型MOS管的工作原理  
 。1)VGS对ID及沟道的控制作用  
 、 VGS=0 的情况  
  增强型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。
  
 、 VGS>0 的情况  
  若VGS>0,则栅极和衬底之间的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)被吸引到衬底表面。
  
 。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,吸引到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——源极间形成N型导电沟道,其导电类型与P衬底相反,故又称为反型层。VGS越大,作用于半导体表面的电场就越强,吸引到P衬底表面的电子就越多,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! 
  N沟道MOS管在VGS<VT时,不能形成导电沟道,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管称为增强型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。
  
 。3)VDS对ID的影响  
  当VGS>VT且为一确定值时,漏——源电压VDS对导电沟道及电流ID的影响与结型场效应管相似! 
  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,而漏极一端电压最小,其值为VGD=VGS-VDS,因而这里沟道最薄。但当VDS较。╒DS<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近似呈线性变化! 
  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。再继续增大VDS,夹断点将向源极方向移动。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mos管是利用VGS来控制“感应电荷”的多少,以改变由这些“感应电荷”形成的导电沟道的状况,然后达到控制漏极电流的目的。在制造管子时,通过工艺使绝缘层中出现大量正离子,故在交界面的另一侧能感应出较多的负电荷,这些负电荷把高渗杂质的N区接通,形成了导电沟道,即使在VGS=0时也有较大的漏极电流ID。当栅极电压改变时,沟道内被感应的电荷量也改变,导电沟道的宽窄也随之而变,因而漏极电流ID随着栅极电压的变化而变化。
  
  n沟道mos管最显著的特性是开关特性好,所以被广泛应用在需要电子开关的电路中,常见的如工业领域:步进马达驱动、电钻工具、工业开关电源;新能源领域:光伏逆变、充电桩、无人机;交通运输领域:车载逆变器、汽车HID安定器、电动自行车;绿色照明领域:CCFL节能灯、LED照明电源、金卤灯镇流器等,更多N沟道mos管相关选型及手册请向骊微电子申请。>>

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