今天我們開(kāi)始講一講MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor），MOS-FET從本質(zhì)上來(lái)看和J-FET一樣也屬于“多子”器件，但從控制機(jī)理上有所不同。

增強(qiáng)型MOSFET器件結(jié)構(gòu)和原理

控制機(jī)理上MOS-FET的柵極與管子的其余部分絕緣，靠柵源極電壓來(lái)控制載流子運(yùn)動(dòng)。N-MOSFET是一塊摻雜濃度較低的P型硅片作為襯底，并在源極S和漏極D兩個(gè)區(qū)域制作兩個(gè)摻雜濃度較高的N型半導(dǎo)體區(qū)域，通過(guò)歐姆電極與源極和漏極相連。

由上圖可以看出，柵極G和S、D極之間是有一層二氧化硅，因此，柵極與管子的其余部分絕緣。所以，這種FET稱(chēng)為絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管。在底層的金屬襯底上引出電極B，稱(chēng)為背面柵極。

那么，柵極和其他部分絕緣，是如何影響載流子的運(yùn)動(dòng)的呢？答案就是電場(chǎng)，見(jiàn)下圖。

我們可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Ugs=0時(shí)，MOS-FET就是兩個(gè)共陽(yáng)極的二極管，B極是公共陽(yáng)極，S、D極是兩個(gè)陰極。這時(shí)，不管S、D之間加何種極性電壓（當(dāng)然不能超過(guò)最大耐壓），都不會(huì)有電流產(chǎn)生，此時(shí)可認(rèn)為MOS-FET是截止的。當(dāng)背柵極B與源極短接，并給G、S極間加上正電壓，如上圖所示，那么就會(huì)形成一個(gè)與P-襯底相垂直的電場(chǎng)。當(dāng)Ugs超過(guò)某個(gè)臨界值，垂直電場(chǎng)到達(dá)一定強(qiáng)度，較多的電子被吸引到P型硅表面，在兩個(gè)N型半導(dǎo)體區(qū)域之間形成導(dǎo)電的N溝道，這樣S、D極的N溝道形成一體，與下面的P型硅形成PN結(jié)。

此時(shí)，在D、S間施加正向電壓，PN結(jié)反向截止，所以，D、S、N溝道區(qū)下面存在一層耗盡區(qū)，與背柵極襯底隔離開(kāi)。那么，此時(shí)D、S極間，就會(huì)有不經(jīng)過(guò)襯底的電流，通過(guò)N溝道由漏區(qū)到達(dá)源區(qū)，形成漏電流Id。那么，我們就把剛開(kāi)始出現(xiàn)N溝道的Ugs稱(chēng)為開(kāi)啟電壓，稱(chēng)為Ut。

N溝道增強(qiáng)型MOS-FET的伏安特性曲線(xiàn)

N-MOSFET轉(zhuǎn)移特性曲線(xiàn)

由圖中可以看到

1 當(dāng)0
2 當(dāng)Ugs>Ut，導(dǎo)電溝道建立，Id>0，外加的正柵極電壓越大，導(dǎo)電溝道越寬，溝道電阻越小，Id越大。MOS管處于導(dǎo)通狀態(tài)，如下關(guān)系式成立，要求滿(mǎn)足Uds>（Ugs-Ut）

其中Idx對(duì)應(yīng)某一柵極電壓Ugsx的Id值

N溝道增強(qiáng)型MOS-FET輸出特性曲線(xiàn)

N溝道增強(qiáng)型MOSFET輸出特性曲線(xiàn)

MOS-FET輸出特性曲線(xiàn)也有可變電阻區(qū)、恒流區(qū)、截止區(qū)、擊穿區(qū)，在恒流區(qū)，Id受控于Ugs，類(lèi)似J-FET這里就不再贅述了。MOS管的主要參數(shù)與結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管基本相同，只是增強(qiáng)型MOS管中不用夾斷電壓Up，而用開(kāi)啟電壓Ut表征管子的特性。

審核編輯：劉清