mos場效應管的原理和應用優勢

• 來源：hth体育官网登录 更新時間：2020-03-19 14:41:02點擊：6次

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  mos場效應管的原理和應用優(you) 勢

  
  

  一、mos場效應管的定義(yi)

          mos管是金屬(metal)、氧化物(oxide)、半導體(ti) (semiconductor)場效應晶體(ti) 管，或者稱是金屬—絕緣體(ti) (insulator)、半導體(ti) 。MOS管的source和drain是可以對調的，他們(men) 都是在P型backgate中形成的N型區。在多數情況下，這個(ge) 兩(liang) 個(ge) 區是一樣的，即使兩(liang) 端對調也不會(hui) 影響器件的性能。這樣的器件被認為(wei) 是對稱的。

   

  二、mos場效應管的工作原理（以N溝道增強型為(wei) 例）

  
  

  

  
  

          （1）VGS=0時，不管VDS極性如何，其中總有一個(ge) PN結反偏，所以不存在導電溝道。

          VGS=0，ID=0

          VGS必須大於(yu) 0

          管子才能工作。

  
  

  

  
  

          （2）VGS》0時，在Sio2介質中產(chan) 生一個(ge) 垂直於(yu) 半導體(ti) 表麵的電場，排斥P區多子空穴而吸引少子電子。當VGS達到一定值時P區表麵將形成反型層把兩(liang) 側(ce) 的N區溝通，形成導電溝道。

          VGS》0→g吸引電子→反型層→導電溝道

          VGS↑→反型層變厚→VDS↑→ID↑

          （3）VGS≥VT時而VDS較小時：

          VDS↑→ID↑

  
  

  

  
  

          VT：開啟電壓，在VDS作

          用下開始導電時的VGS°

          VT=VGS—VDS

  
  

  

  
  

          （4）VGS》0且VDS增大到一定值後，靠近漏極的溝道被夾斷，形成夾斷區。

  VDS↑→ID不變

   

  三、mos場效應管的應用領域

  1：工業(ye) 領域、步進馬達驅動、電鑽工具、工業(ye) 開關(guan) 電源

  2：新能源領域、光伏逆變、充電樁、無人機

  3：交通運輸領域、車載逆變器、汽車HID安定器、電動自行車

  4：綠色照明領域、CCFL節能燈、LED照明電源、金鹵燈鎮流器

  
  

  四、mos場效應管的優(you) 勢

          1、場效應晶體(ti) 管是電壓控製元件，而雙極結型晶體(ti) 管是電流控製元件。在隻允許從(cong) 取較少電流的情況下，應選用場效應管；而在信號電壓較低，又允許從(cong) 信號源取較多電流的條件下，應選用雙極晶體(ti) 管。

          2、有些場效應管的源極和漏極可以互換使用，柵壓也可正可負，靈活性比雙極晶體(ti) 管好。

          3、場效應管是利用多數載流子導電，所以稱之為(wei) 單極型器件，而雙極結型晶體(ti) 管是即有多數載流子，也利用少數載流子導電。因此被稱之為(wei) 雙極型器件。

          4、場效應管能在很小電流和很低電壓的條件下工作，而且它的製造工藝可以很方便地把很多場效應管集成在一塊矽片上，因此場效應管在大規模集成電路中得到了廣泛的應用。

          MOSFET在1960年由貝爾實驗室（Bell Lab.）的D. Kahng和 Martin Atalla首次實作成功，這種元件的操作原理和1947年蕭克萊（William Shockley）等人發明的雙載流子結型晶體(ti) 管（Bipolar Junction Transistor,BJT）截然不同，且因為(wei) 製造成本低廉與(yu) 使用麵積較小、高整合度的優(you) 勢，在大型集成電路（Large-Scale Integrated Circuits,LSI）或是超大型集成電路（Very Large-Scale Integrated Circuits,VLSI）的領域裏，重要性遠超過BJT。

          由於(yu) MOSFET元件的性能逐漸提升，除了傳(chuan) 統上應用於(yu) 諸如微處理器、微控製器等數位信號處理的場合上，也有越來越多模擬信號處理的集成電路可以用MOSFET來實現，以下分別介紹這些應用。

   

  五、mos場效應管操作原理

          MOSFET的核心：金屬—氧化層—半導體(ti) 電容

          金屬—氧化層—半導體(ti) 結構MOSFET在結構上以一個(ge) 金屬—氧化層—半導體(ti) 的電容為(wei) 核心（如前所述，今日的MOSFET多半以多晶矽取代金屬作為(wei) 其柵極材料），氧化層的材料多半是二氧化矽，其下是作為(wei) 基極的矽，而其上則是作為(wei) 柵極的多晶矽。這樣子的結構正好等於(yu) 一個(ge) 電容器（capacitor），氧化層扮演電容器中介電質（dielectric material）的角色，而電容值由氧化層的厚度與(yu) 二氧化矽的介電常數（dielectric constant）來決(jue) 定。柵極多晶矽與(yu) 基極的矽則成為(wei) MOS電容的兩(liang) 個(ge) 端點。

          當一個(ge) 電壓施加在MOS電容的兩(liang) 端時，半導體(ti) 的電荷分布也會(hui) 跟著改變。考慮一個(ge) P型的半導體(ti) （空穴濃度為(wei) NA）形成的MOS電容，當一個(ge) 正的電壓VGB施加在柵極與(yu) 基極端（如圖）時，空穴的濃度會(hui) 減少，電子的濃度會(hui) 增加。當VGB夠強時，接近柵極端的電子濃度會(hui) 超過空穴。這個(ge) 在P型半導體(ti) 中，電子濃度（帶負電荷）超過空穴（帶正電荷）濃度的區域，便是所謂的反轉層（inversion layer）。

          MOS電容的特性決(jue) 定了MOSFET的操作特性，但是一個(ge) 完整的MOSFET結構還需要一個(ge) 提供多數載流子（majority carrier）的源極以及接受這些多數載流子的漏極。

  
  

  
  

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