Принцип на работа на N-канален режим за подобряване на MOSFET

(1) Контролният ефект на vGS върху ID и канал

① Случай на vGS=0

Може да се види, че има две последователни PN прехода между източването d и източника s на режима на подобрениеMOSFET.

Когато напрежението гейт-източник vGS=0, дори ако напрежението дрейн-източник vDS е добавено и независимо от полярността на vDS, винаги има PN преход в обратно предубедено състояние. Няма проводящ канал между дренажа и източника, така че дрейновият ток ID≈0 в този момент.

② Случаят на vGS>0

Ако vGS>0, се генерира електрическо поле в изолационния слой SiO2 между затвора и субстрата. Посоката на електрическото поле е перпендикулярна на електрическото поле, насочено от вратата към субстрата на повърхността на полупроводника. Това електрическо поле отблъсква дупките и привлича електрони. Отблъскване на дупки: Дупките в субстрата от P-тип близо до вратата се отблъскват, оставяйки неподвижни акцепторни йони (отрицателни йони), за да образуват изчерпващ слой. Привличане на електрони: Електроните (малцинствени носители) в субстрата от тип P се привличат към повърхността на субстрата.

(2) Образуване на проводим канал:

Когато стойността на vGS е малка и способността за привличане на електрони не е силна, все още няма проводящ канал между дренажа и източника. Тъй като vGS се увеличава, повече електрони се привличат към повърхностния слой на P субстрата. Когато vGS достигне определена стойност, тези електрони образуват N-тип тънък слой на повърхността на P субстрата близо до портата и се свързват към двете N+ области, образувайки N-тип проводящ канал между дренажа и източника. Неговият тип проводимост е противоположен на този на P субстрата, така че се нарича още инверсионен слой. Колкото по-голям е vGS, толкова по-силно е електрическото поле, действащо върху повърхността на полупроводника, толкова повече електрони се привличат към повърхността на P субстрата, толкова по-дебел е проводящият канал и толкова по-малко е съпротивлението на канала. Напрежението порта-източник, когато каналът започне да се формира, се нарича напрежение на включване, представено от VT.

TheN-канал MOSFETобсъдени по-горе не могат да образуват проводящ канал, когато vGS < VT и тръбата е в състояние на прекъсване. Само когато vGS≥VT може да се формира канал. Този видMOSFETкоито трябва да образуват проводящ канал, когато vGS≥VT се нарича режим на подобрениеMOSFET. След формирането на канала се генерира изтичащ ток, когато между изтичането и източника се приложи напрежение vDS. Влиянието на vDS върху ID, когато vGS>VT и е определена стойност, влиянието на напрежението дрейн-източник vDS върху проводящия канал и ID на тока е подобно на това на съединителния полеви транзистор. Спадът на напрежението, генериран от ID на изтичащия ток по протежение на канала, прави напреженията между всяка точка в канала и портата вече неравни. Напрежението в края близо до източника е най-голямо, където каналът е най-дебел. Напрежението в края на дренажа е най-малко и стойността му е VGD=vGS-vDS, така че каналът тук е най-тънък. Но когато vDS е малък (vDS