在绝缘栅型场效应管N沟道增强型MOS管中,为什么Vds增大,反型层靠近漏极部分变窄
2012-09-09 15:15
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"没加Uds时,只在Ugs的作用下反型层应该是均匀分布的",确实是这样;MOS在用的时候,通常源和衬底接地,所以Ugs=Vg; 当Vds增大时,栅和漏之间电压为Ugs-Vds,电压变小,反型层自然变窄。
场效应管工作时,漏极和源极之间有一电压Vds,而栅极和源极之间也有一电压Vgs。Vds增加时,由电流Id流过,由于沟道存在一定的电阻,因此,Id沿沟道产生的电压降使沟道内各点的电位不再相等,漏极端电位最高,源极端最低。这就使栅极与沟道内各点间的电位差不再相等,其绝对值沿沟道从漏极到源极逐渐减小,在漏极端最大(为|Vgd| ),即加到该处PN结上的反偏电压最大,这使得沟道两侧的耗尽层从源极到漏极逐渐加宽,沟道宽度不再均匀,而呈楔形。在Vds较小时,它对Id的影响应从两个角度来分析:一方面Vds增加时,沟道的电场强度增大,Id随着增加;另一方面,随着Vds的增加,沟道的不均匀性增大,即沟道电阻增加,Id应该下降,但是由于Vds较小时,沟道的不均匀性不明显,在漏极端的沟道仍然较宽,即Vds对沟道电阻影响不大,故Id随Vds增加而增加。随着Vds的增加,靠近漏极一端的PN结上承受的反向电压增大,这里的耗尽层相应变宽,沟道相应变窄,沟道电阻相应增加,Id随Vds上升的速度趋缓。当Vds增加到Vds=Vgs-Vp,即Vgd=Vgs -vDS=Vp(夹断电压)时,漏极附近的耗尽层即合拢,沟道宽度为0,这种状态称为预夹断。------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
以下虽然答非所问,但是阐述了增强型与耗尽型MOS管的区别,故收藏!
从结构上看,N沟道耗尽型MOS管与N沟道增强型MOS管基本相似,其区别仅在于栅-源极间电压vGS=0时,耗尽型MOS管中的漏-源极间已有导电沟道产生,而增强型MOS管要在vGS≥VT时才出现导电沟道。原因是制造N沟道耗尽型MOS管时,在SiO2绝缘层中掺入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的电子,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负向增加到某一数值时,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>0,VP<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。
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