mos管的工作原理浅显易懂,图文分享-KIA MOS管

mos管结构原理

在一块掺杂浓度较低的P型半导体硅衬底上，用半导体光刻、扩散工艺制作两个高掺杂浓度的N+区，并用金属铝引出两个电极，分别作为漏极D和源极S。然后在漏极和源极之间的P型半导体表面复盖一层很薄的二氧化硅（SiO2)绝缘层膜，在这个绝缘层膜上装上一个铝电极，作为栅极G；就构成了一个N沟道（NPN型）增强型MOS管。显然它的栅极和其它电极间是绝缘的。

如图所示，A、B分别是它的结构图和代表符号。同样用上述方法在一块掺杂浓度较低的N型半导体硅衬底上，用半导体光刻、扩散工艺制作两个高掺杂浓度的P+区，及上述相同的栅极制作过程，就制成为一个P沟道（PNP型）增强型MOS管。下图所示分别是N沟道和P沟道MOS管道结构图和代表符号。

mos管的工作取决于MOS电容，它是源极和漏极之间的氧化层下方的半导体表面。只需分别施加正栅极电压或负栅极电压，即可将其从 p 型反转为 n 型。

mos管的主要原理是能够控制源极和漏极之间的电压和电流。它的工作原理几乎就像一个开关，设备的功能基于 MOS 电容。MOS电容是MOS管的的主要部分。

当漏源电压（VDS）连接在漏极和源极之间时，正电压施加到漏极，负电压施加到源极。在这里，漏极的 PN 结是反向偏置的，而源极的 PN 结是正向偏置的。在这个阶段，漏极和源极之间不会有任何电流流动。

如果我们将正电压 (VGG ) 施加到栅极端子，由于静电引力，P衬底中的少数电荷载流子（电子）将开始积聚在栅极触点上，从而在两个 n+ 区域之间形成导电桥。

在栅极接触处积累的自由电子的数量取决于施加的正电压的强度。施加的电压越高，由于电子积累而形成的 n 沟道宽度越大，这最终会增加电导率，并且漏极电流 (ID ) 将开始在源极和漏极之间流动。

当没有电压施加到栅极端子时，除了由于少数电荷载流子而产生的少量电流外，不会有任何电流流动。mos管开始导通的最小电压称为阈值电压。

MOS管有N沟道和P沟道两类，但每一类又分为增强型和耗尽型两种，因此MOS管的四种类型为：N沟道增强型管、N沟道耗尽型管、P沟道增强型管、P沟道耗尽型管。凡栅极-源极电压UGS为零时漏极电流也为零的管子均属于增强型管，凡栅极-源极电压UGS为零时漏极电流不为零的管子均属于耗尽型管。

根据导电方式的不同，MOSFET分增强型、耗尽型。所谓增强型是指：当VGS=O时管子是呈截止状态，加上正确的VGS后，多数载流子被吸引到栅极，从而“增强”了该区域的载流子，形成导电沟道。

工作原理详解：

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=O时，即使加上漏-源电压VDS，总有一个PN结处于反偏状态，漏-源极间没有导电沟道（没有电流流过），所以这时漏极电流ID=0。

此时若在栅-源极间加上正向电压，即VGS>0，则栅极和硅衬底之间的SiO2绝缘层中便产生一个栅极指向P型硅衬底的电场，由于氧化物层是绝缘的，栅极所加电压VGS无法形成电流，氧化物层的两边就形成了一个电容，VGS等效是对这个电容充电，并形成一个电场，随着VGS逐渐升高，受栅极正电压的吸引，在这个电容的另一边就聚集大量的电子并形成了一个从漏极到源极的N型导电沟道，当VGS大于管子的开启电压VT（一般约为2V)时，N沟道管开始导通，形成漏极电流ID，我们把开始形成沟道时的栅-源极电压称为开启电压，一般用VT表示。

控制栅极电压VGS的大小改变了电场的强弱，就可以达到控制漏极电流ID的大小的目的，这也是MOS管用电场来控制电流的一个重要特点，所以也称之为场效应管。

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