基本介紹
- 中文名：絕緣柵場效應管
- 箭頭表示：漏極電流的實際方向
- 目的：有利於高度集成化
- 特點：製造工藝比較簡單
結構和符號,工作原理,主要參數,
結構和符號
圖1是N溝道增強型MOS管的結構示意圖和符號。它是在一塊P型矽襯底上，擴散兩個高濃度摻雜的N+區，在兩個N+區之間的矽表面上製作一層很薄的二氧化矽（SiO2）絕緣層，然後在SiO2和兩個N型區表面上分別引出三個電極，稱為源極s、柵極g和漏極d。在其圖形符號中，箭頭表示漏極電流的實際方向。
圖一
圖一工作原理
絕緣柵場效應管的導電機理是，利用UGS 控制"感應電荷"的多少來改變導電溝道的寬窄，從而控制漏極電流ID。若UGS=0時，源、漏之間不存在導電溝道的為增強型MOS管，UGS=0 時，漏、源之間存在導電溝道的為耗盡型MOS管。
圖二
圖二圖2中襯底為P型半導體，在它的上面是一層SiO2薄膜、在SiO2薄膜上蓋一層金屬鋁，如果在金屬鋁層和半導體之間加電壓UGS，則金屬鋁與半導體之間產生一個垂直於半導體表面的電場，在這一電場作用下，P型矽表面的多數載流子-空穴受到排斥，使矽片表面產生一層缺乏載流子的薄層。同時在電場作用下，P型半導體中的少數載流子-電子被吸引到半導體的表面，並被空穴所俘獲而形成負離子，組成不可移動的空間電荷層（稱耗盡層又叫受主離子層）。UGS愈大，電場排斥矽表面層中的空穴愈多，則耗盡層愈寬，且UGS愈大，電場愈強；當UGS 增大到某一柵源電壓值VT（叫臨界電壓或開啟電壓）時，則電場在排斥半導體表面層的多數載流子-空穴形成耗盡層之後，就會吸引少數載流子-電子，繼而在表面層內形成電子的積累，從而使原來為空穴占多數的P型半導體表面形成了N型薄層。由於與P型襯底的導電類型相反，故稱為反型層。在反型層下才是負離子組成的耗盡層。這一N型電子層，把原來被PN結高阻層隔開的源區和漏區連線起來，形成導電溝道。
用圖2所示電路來分析柵源電壓UGS控制導電溝道寬窄，改變漏極電流ID 的關係：當UGS=0時，因沒有電場作用，不能形成導電溝道，這時雖然漏源間外接有ED電源，但由於漏源間被P型襯底所隔開，漏源之間存在兩個PN結，因此只能流過很小的反向電流，ID ≈0；當UGS>0並逐漸增加到VT 時，反型層開始形成，漏源之間被N溝道連成一體。這時在正的漏源電壓UDS作用下；N溝道內的多子（電子）產生漂移運動，從源極流向漏極，形成漏極電流ID。顯然，UGS愈高，電場愈強，表面感應出的電子愈多，N型溝道愈寬溝道電阻愈小，ID愈大。
主要參數
Idss—飽和漏源電流。是指結型或耗盡型絕緣柵場效應管中，柵極電壓UGS=0時的漏源電流。
Up—夾斷電壓。是指結型或耗盡型絕緣柵場效應管中，使漏源間剛截止時的柵極電壓。
Ut—開啟電壓。是指增強型絕緣柵場效管中，使漏源間剛導通時的柵極電壓。
gM—跨導。是表示柵源電壓UGS—對漏極電流ID的控制能力，即漏極電流ID變化量與柵源電壓UGS變化量的比值。gM是衡量場效應管放大能力的重要參數。
BVDS—漏源擊穿電壓。是指柵源電壓UGS一定時，場效應管正常工作所能承受的最大漏源電壓。這是一項極限參數，加在場效應管上的工作電壓必須小於BVDS.
PDSM—最大耗散功率。是一項極限參數，是指場效應管性能不變壞時所允許的最大漏源耗散功率。使用時，場效應管實際功耗應小於PDSM並留有一定餘量。
IDSM—最大漏源電流。是一項極限參數，是指場效應管正常工作時，漏源間所允許通過的最大電流。場效應管的工作電流不應超過IDSM。
