MOS管部分( Metal oxide Semiconductor Field Effection Transistor )
MOS-FET 从本质上看来也属于“多子”器件,但从控制机理上说来它又不同于 J-FET 。 MOS-FET 的栅极与管子其它部分绝缘,靠栅源极间电 场来控制载流子的运动。
1 . 4 . 2 . 1 增强型 MOSFET 的器件结构和原理
下面仍然以 N 沟道型 MOSFET 来说明:
如图 1 . 22 所示, MOS-FET 是以一块搀杂浓度比较低的 P 型硅片作为衬底,并使用扩散工艺制作两个高搀杂浓度的 N 型半导体区域,在这两个区域上引出两个欧姆接触电极,分别称为源极 S 、漏极 D 。在 S 、 D 之间的衬底表面覆盖一层二氧化硅绝缘层,在此绝缘层上面沉积出金属铝层并引出电极,称为栅极 G 。因二氧化硅是绝缘体,所以栅极和其它各电极之间是相互绝缘的。故称这种 FET 为绝缘栅型场效应管。在最底层的金属衬底上引出另外一个电极 B ,称为背面栅极极,它主要用于在集成 IC 中生成隔离岛。
MOS-FET 也是电压控制型晶体管,栅极虽然与其它部分绝缘,但可以通过电场来影响载流子的运行,请看图 1 . 23 :
若 UgS 等于零,则 MOS-FET 等效为一个共阳极二极管, B 是公共阳极, S 、 D 分别为两个阴极。不论 S 、 D 两极间加那种极性的电压.都不会有导通电流产生,这时可以认为此 Mos-FET 是截止的。当将背栅 B 与源极短接,同时给 G 、 s 之间加上正电压时, Ugs 就被施加到衬底与栅极之间,那么就会产生一个与 P +衬底表面垂直的电场。当 Ugs 超过某一临界值之后,垂直电场强度达到一定值,较多的电子就会被吸引到 P 型硅的表面,在两个 N 十岛间形成导电的 N 沟道。这样 s 、 D 、 N 沟道形成一体,它们仅仅与下面的 P 十型硅形成 PN 结。
当漏极、源极之间施加正向电压时,此 PN 结反向截止。所以漏区、源区、 N 沟道区下面存在一层耗尽区,把它们与背栅衬底隔离开。此时,若在漏极、源极之间加上正向电压,就会有不经过衬底的电流由源区经 N 沟道到达漏区,形成漏极电流 Id 。习惯上将刚刚开始出现 N 沟道 时的 Ugs 称为开启电压,用 Ut 表示。
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