MOS管工作原理，就是這么簡單

1. MOS管工作原理--MOS管簡介

　　MOS管，即在集成電路中絕緣性場效應(yīng)管。MOS英文全稱為Metal-Oxide-Semiconductor即金屬-氧化物-半導(dǎo)體，確切的說，這個名字描述了集成電路中MOS管的結(jié)構(gòu)，即：在一定結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件上，加上二氧化硅和金屬，形成柵極。MOS管的source和drain是可以對調(diào)的，都是在P型backgate中形成的N型區(qū)。在多數(shù)情況下，兩個區(qū)是一樣的，即使兩端對調(diào)也不會影響器件的性能,這樣的器件被認(rèn)為是對稱的。

2. MOS管工作原理--Mos管的結(jié)構(gòu)特點

　　MOS管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示;其導(dǎo)通時只有一種極性的載流子(多子)參與導(dǎo)電，是單極型晶體管。導(dǎo)電機理與小功率MOS管相同，但結(jié)構(gòu)上有較大區(qū)別，小功率MOS管是橫向?qū)щ娖骷?，功率MOSFET大都采用垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，又稱為VMOSFET，大大提高了MOSFET器件的耐壓和耐電流能力。

　　其主要特點是在金屬柵極與溝道之間有一層二氧化硅絕緣層，因此具有很高的輸入電阻，該管導(dǎo)通時在兩個高濃度n擴散區(qū)間形成n型導(dǎo)電溝道。n溝道增強型MOS管必須在柵極上施加正向偏壓，且只有柵源電壓大于閾值電壓時才有導(dǎo)電溝道產(chǎn)生的n溝道MOS管。n溝道耗盡型MOS管是指在不加?xùn)艍?柵源電壓為零)時，就有導(dǎo)電溝道產(chǎn)生的n溝道MOS管。

3. MOS管工作原理--MOS管的特性

　　3.1MOS管的輸入、輸出特性

　　對于共源極接法的電路，源極和襯底之間被二氧化硅絕緣層隔離，所以柵極電流為0。

　　圖(a)為共源極接法的電路，輸出特性曲線如右圖所示。

　　當(dāng)VGS

　　3.2MOS管的導(dǎo)通特性

　　MOS管作為開關(guān)元件，同樣是工作在截止或?qū)▋煞N狀態(tài)。由于MOS管是電壓控制元件，所以主要由柵源電壓uGS決定其工作狀態(tài)。下面以NMOS管為例介紹其特性。

　　圖 (a)為由NMOS增強型管構(gòu)成的開關(guān)電路。

　　NMOS的特性，Vgs大于一定的值就會導(dǎo)通，適合用于源極接地時的情況(低端驅(qū)動)，只要柵極電壓達(dá)到4V或10V就可以了。

　　PMOS的特性，Vgs小于一定的值就會導(dǎo)通，適合用于源極接VCC時的情況(高端驅(qū)動)。但是，雖然PMOS可以很方便地用作高端驅(qū)動，但由于導(dǎo)通電阻大，價格貴，替換種類少等原因，在高端驅(qū)動中，通常還是使用NMOS。

4. MOS管工作原理

　　MOS管的工作原理(以N溝道增強型MOS場效應(yīng)管)它是利用VGS來控制“感應(yīng)電荷”的多少，以改變由這些“感應(yīng)電荷”形成的導(dǎo)電溝道的狀況，然后達(dá)到控制漏極電流的目的。在制造管子時，通過工藝使絕緣層中出現(xiàn)大量正離子，故在交界面的另一側(cè)能感應(yīng)出較多的負(fù)電荷，這些負(fù)電荷把高滲雜質(zhì)的N區(qū)接通，形成了導(dǎo)電溝道，即使在VGS=0時也有較大的漏極電流ID。當(dāng)柵極電壓改變時，溝道內(nèi)被感應(yīng)的電荷量也改變，導(dǎo)電溝道的寬窄也隨之而變，因而漏極電流ID隨著柵極電壓的變化而變化。

知識延伸

MOS管的分類

　　按溝道材料型和絕緣柵型各分N溝道和P溝道兩種;按導(dǎo)電方式：MOS管又分耗盡型與增強型，所以MOS場效應(yīng)晶體管分為N溝耗盡型和增強型;P溝耗盡型和增強型四大類。

MOS管應(yīng)用

　　MOS管最顯著的特性是開關(guān)特性好，所以被廣泛應(yīng)用在需要電子開關(guān)的電路中，常見的如開關(guān)電源和馬達(dá)驅(qū)動，也有照明調(diào)光。而且由MOS管構(gòu)成的CMOS傳感器為相機提供了越來越高的畫質(zhì)，成就了更多的“攝影家”。

MOS管工作原理—參考資料

　　1、MOS管的開關(guān)損耗-反激式分析

　　描述：利用反激式分析MOS管的開關(guān)損耗

　　2、MOSFET的工作原理

　　描述：功率MOSFET的結(jié)構(gòu)和工作原理

　　3、MOS、三極管用作開關(guān)時的區(qū)別聯(lián)系

　　描述：MOS管、三極管用作開關(guān)時的區(qū)別聯(lián)系