MOS場效應管N或P溝道的區分及工作原理-壹芯微

在絕緣柵型場效應管中，目前常用二氧化硅作金屬鋁柵極和半導體之間的絕緣層，稱為金屬一氧化物-半導體場效應晶體管，簡稱為MOSFET或者MOS管。

MOS管的電路符號

(1) G、D、S極怎么區分？

G極是比較好區分的，大家一眼就能區分。

不論是P溝道還是N溝道，兩根線相交的就是S極。

不論是P溝道還是N溝道，單獨引線的那邊就是D極。

(2) N、P溝道如何區分？

箭頭指向G極的就是N溝道。

箭頭背向G極的就是P溝道。

(3) 寄生二極管方向

N溝道，由S極指向D極。

P溝道，由D極指向S極。

如果覺得上面兩條不是很好記，教大家一個識別方法：不論N溝道還是P溝道MOS管，中間襯底箭頭方向和寄生二極管的箭頭方向總是一致的，上面圖片已經標出來了可以看一下。

MOS管導通條件

N溝道：Ug>Us時導通。（簡單認為）Ug=Us時截止。

P溝道：Ug

注意一點，MOS管做開關器件的時候，輸入輸出一定不能接反，接反的寄生二極管一直處于導通狀態，MOS本身就失去開關的作用了。

萬用表區分N/P溝道

將萬用表調至“二極管檔”。

紅表筆（+極）接D極，黑表筆（-極）接S極：假設，二極體值低于0.7V以下。然后我們交換表筆，黑表筆（-極）接D極，紅表筆（+極）接S極：假設，二極體值高于1.2V以上。那么我們可以判斷，這個為PMOS。如果兩次測量結果和我們的假設相反，則可以判斷為NMOS。

整理一下上面描述區分P、N溝道方法的邏輯，DS極之間的寄生二極管才是關鍵。換句話說，我們就是依靠測量這個寄生二極管的導通方向來判斷P、N溝道的。

MOS管內部工作原理

在一塊摻雜濃度較低的P型半導體硅襯底上，用半導體光刻、擴散工藝制作兩個高摻雜濃度的N區，并用金屬鋁引出兩個電極，分別作為漏極D和源極S。然后在漏極和源極之間的P型半導體表面覆蓋一層很薄的二氧化硅（Si02）絕緣層膜，再在這個絕緣層膜上裝上一個鋁電極，作為柵極G。這就構成了一個N溝道增強型MOS管。顯然它的柵極和其它電極間是絕緣的。

同樣用上述相同的方法在一塊摻雜濃度較低的N型半導體硅襯底上，用半導體光刻、擴散工藝制作兩個高摻雜濃度的P區，及上述相同的柵極制作過程，就制成為一個P溝道增強型MOS管。

增強型MOS管的漏極D和源極S之間有兩個背靠背的PN結。當柵-源電壓VGS=0時，即使加上漏-源電壓VDS，總有一個PN結處于反偏狀態，漏-源極間沒有導電溝道（沒有電流流過），所以這時漏極電流ID=0。此時若在柵-源極間加上正向電壓，即VGS＞0，則柵極和硅襯底之間的SiO2絕緣層中便產生一個柵極指向P型硅襯底的電場。由于氧化物層是絕緣的，柵極所加電壓VGS無法形成電流，氧化物層的兩邊就形成了一個電容，VGS等效是對這個電容充電，并形成一個電場。

隨著VGS逐漸升高，受柵極正電壓的吸引，在這個電容的另一邊就聚集大量的電子并形成了一個從漏極到源極的N型導電溝道，當VGS大于管子的開啟電壓VT（一般約為 2V）時，N溝道管開始導通，形成漏極電流ID。

我們把開始形成溝道時的柵-源極電壓稱為開啟電壓，一般用VT表示。控制柵極電壓VGS的大小改變了電場的強弱，就可以達到控制漏極電流ID的大小的目的，這也是MOS管用電場來控制電流的一個重要特點，所以也稱之為場效應管。

MOS管分類

MOS管工作原理動畫示意圖也有N溝道和P溝道兩類，但每一類又分為增強型和耗盡型兩種，因此MOS管的四種類型為：N溝道增強型管、N溝道耗盡型管、P溝道增強型管、P溝道耗盡型管。

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