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AOD417-P沟道MOS管-30V-25A

AOD417-P沟道MOS管-30V-25A
AOD417-P沟道MOS管-30V-25A

Symbol

Typ Max 16.7254050R θJL 2.53Maximum Junction-to-Case D

Steady-State

°C/W

Thermal Characteristics Parameter

Units Maximum Junction-to-Ambient A t ≤ 10s R θJA °C/W Maximum Junction-to-Ambient A Steady-State °C/W AOD417

Symbol

Min Typ

Max

Units BV DSS -30

V -1T J =55°C

-5I GSS ±100nA V GS(th)-1-1.9

-3

V I D(ON)

-60

A 2734

T J =125°C

364055m ?g FS 18S V SD -0.75

-1V I S

-6

A C iss 920

pF C oss 140pF C rss 90pF R g

69?Q g (10V)16.2

nC Q g (4.5V)8.2nC Q gs 2.9nC Q gd 3.6nC t D(on)8

ns t r 30ns t D(off)22ns t f 26ns t rr 23ns Q rr

14

nC

THIS PRODUCT HAS BEEN DESIGNED AND QUALIFIED FOR THE CONSUMER MARKET. APPLICATIONS OR USES AS CRITICAL COMPONENTS IN LIFE SUPPORT DEVICES OR SYSTEMS ARE NOT AUTHORIZED. AOS DOES NOT ASSUME ANY LIABILITY ARISING OUT OF SUCH APPLICATIONS OR USES OF ITS PRODUCTS. AOS RESERVES THE RIGHT TO IMPROVE PRODUCT DESIGN,FUNCTIONS AND RELIABILITY WITHOUT NOTICE.

Maximum Body-Diode Continuous Current

Input Capacitance Output Capacitance Turn-On DelayTime DYNAMIC PARAMETERS V GS =0V, V DS =-15V, f=1MHz Gate Drain Charge Total Gate Charge (10V)V GS =-10V, V DS =-15V, I D =-20A

Turn-On Rise Time Turn-Off DelayTime V GS =-10V, V DS =-15V, R L =0.75?, R GEN =3?

Gate resistance

V GS =0V, V DS =0V, f=1MHz

Turn-Off Fall Time

SWITCHING PARAMETERS

Total Gate Charge (4.5V)Gate Source Charge m ?V GS =-4.5V, I D =-7A

I S =-1A,V GS =0V V DS =-5V, I D =-20A

R DS(ON)Static Drain-Source On-Resistance

Forward Transconductance

Diode Forward Voltage

I DSS μA Gate Threshold Voltage V DS =V GS I D =-250μA V DS =-24V, V GS =0V

V DS =0V, V GS =±20V Zero Gate Voltage Drain Current Gate-Body leakage current Electrical Characteristics (T J =25°C unless otherwise noted)STATIC PARAMETERS Parameter

Conditions Body Diode Reverse Recovery Time

Body Diode Reverse Recovery Charge I F =-20A, dI/dt=100A/μs

Drain-Source Breakdown Voltage On state drain current

I D =-250μA, V GS =0V V GS =-10V, V DS =-5V V GS =-10V, I D =-20A

Reverse Transfer Capacitance I F =-20A, dI/dt=100A/μs

A: The value of R θJA is measured with the device mounted on 1in 2 FR-4 board with 2oz. Copper, in a still air environment with

T A =25°C. The Power dissipation P DSM is based on R θJA (<10s) and the maximum allowed junction temperature of 150°C. The value in any given application depends on the user's specific board design, and the maximum temperature of 175°C may be used if the PCB allows it.

B. The power dissipation P D is based on T J(MAX)=175°C, using junction-to-case thermal resistance, and is more useful in setting the upper dissipation limit for cases where additional heatsinking is used.

C: Repetitive rating, pulse width limited by junction temperature T J(MAX)=175°C.

D. The R θJA is the sum of the thermal impedence from junction to case R θJC and case to ambient.

E. The static characteristics in Figures 1 to 6 are obtained using <300 μs pulses, duty cycle 0.5% max.

F. These curves are based on the junction-to-case thermal impedence which is measured with the device mounted to a large heatsink, assuming a maximum junction temperature of T J(MAX)=175°C.

G. The maximum current rating is limited by bond-wires.

H. These tests are performed with the device mounted on 1 in 2 FR-4 board with 2oz. Copper, in a still air environment with T A =25°C. The SOA curve provides a single pulse rating. Rev 0: Oct. 2006

TYPICAL ELECTRICAL AND THERMAL CHARACTERISTICS

MOS管工作原理及其驱动电路

功率场效应晶体管MOSFET 技术分类:电源技术模拟设计 | 2007-06-07 来源:全网电子 1.概述 MOSFET的原意是:MOS(Metal Oxide Semiconductor金属氧化物半导体),FET(Field Effect Transistor场效应晶体管),即以金属层(M)的栅极隔着氧化层(O)利用电场的效应来控制半导体(S)的场效应晶体管。 功率场效应晶体管也分为结型和绝缘栅型,但通常主要指绝缘栅型中的 MOS型(Metal Oxide Semiconductor FET),简称功率MOSFET(Power MOSFET)。结型功率场效应晶体管一般称作静电感应晶体管(Static Induction Transistor——SIT)。其特点是用栅极电压来控制漏极电流,驱动电路简单,需要的驱动功率小,开关速度快,工作频率高,热稳定性优于GTR,但其电流容量小,耐压低,一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。 2.功率MOSFET的结构和工作原理 功率MOSFET的种类:按导电沟道可分为P沟道和N沟道。按栅极电压幅值可分为;耗尽型;当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道,增强型;对于N(P)沟道器件,栅极电压大于(小于)零时才存在导电沟道,功率MOSFET 主要是N沟道增强型。 2.1功率MOSFET的结构 功率MOSFET的内部结构和电气符号如图1所示;其导通时只有一种极性的载流子(多子)参与导电,是单极型晶体管。导电机理与小功率mos管相同,但结构上有较大区别,小功率MOS管是横向导电器件,功率MOSFET大都采用垂直导电结构,又称为VMOSFET(Vertical MOSFET),大大提高了MOSFET 器件的耐压和耐电流能力。

MOS管的结构和工作原理

在P 型衬底上,制作两个高掺杂浓度的N 型区,形成源极(Source )和漏极(Drian ),另外一个是栅极(Gate ).当Vi=VgsVgs 并且在Vds 较高的情况下,MOS 管工作在恒流区,随着Vi 的升高Id 增大,而Vo 随这下降。 常用逻辑电平:TTL 、CMOS 、LVTTL 、LVCMOS 、ECL (Emitter Coupled Logic )、PECL (Pseudo/Positive Emitter Coupled Logic )、LVDS (Low Voltage Differential Signaling )、GTL (Gunning Transceiver Logic )、BTL (Backplane Transceiver Logic )、ETL (enhanced transceiver logic )、GTLP (Gunning Transceiver Logic Plus );RS232、RS422、RS485(12V ,5V , 3.3V );TTL 和CMOS 不可以直接互连,由于TTL 是在0.3-3.6V 之间,而CMOS 则是有在12V 的有在5V 的。CMOS 输出接到TTL 是可以直接互连。TTL 接到CMOS 需要在输出端口加一上拉电阻接到5V 或者12V 。 cmos 的高低电平分别 为:Vih>=0.7VDD,Vil<=0.3VDD;Voh>=0.9VDD,Vol<=0.1VDD. ttl 的为:Vih>=2.0v,Vil<=0.8v;Voh>=2.4v,Vol<=0.4v. 用cmos 可直接驱动ttl;加上拉电阻后,ttl 可驱动cmos. 1、当TTL 电路驱动COMS 电路时,如果TTL 电路输出的高电平低于COMS 电路的最低高电平(一般为3.5V ),这时就需要在TTL 的输出

MOS管工作原理及其驱动电路

MOS管工作原理及其驱动电路 1.概述 MOSFET的原意是:MOS(Metal Oxide Semiconductor金属氧化物半导 体),FET(Field Effect Transistor场效应晶体管),即以金属层(M)的 栅极隔着氧化层(O)利用电场的效应来控制半导体(S)的场效应晶体管。 功率场效应晶体管也分为结型和绝缘栅型,但通常主要指绝缘栅型中的MOS 型(Metal Oxide Semiconductor FET),简称功率MOSFET(Power MOSFET)。 结型功率场效应晶体管一般称作静电感应晶体管(Static Induction Transistor——SIT)。其特点是用栅极电压来控制漏极电流,驱动电路简单, 需要的驱动功率小,开关速度快,工作频率高,热稳定性优于GTR,但其电流 容量小,耐压低,一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。 2.功率MOSFET的结构和工作原理 功率MOSFET的种类:按导电沟道可分为P沟道和N沟道。按栅极电压幅值 可分为;耗尽型;当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道,增强型;对 于N(P)沟道器件,栅极电压大于(小于)零时才存在导电沟道,功率MOSFET 主要是N沟道增强型。 2.1功率MOSFET的结构 功率MOSFET的内部结构和电气符号如图1所示;其导通时只有一种极性的 载流子(多子)参与导电,是单极型晶体管。导电机理与小功率mos管相同, 但结构上有较大区别,小功率MOS管是横向导电器件,功率MOSFET大都采用垂 直导电结构,又称为VMOSFET(Vertical MOSFET),大大提高了MOSFET器件 的耐压和耐电流能力。

MOS管工作原理及芯片汇总

MOS管工作原理及芯片汇总 一:MOS管参数解释 MOS管介绍 在使用MOS管设计开关电源或者马达驱动电路的时候,一般都要考虑MOS的导通电阻,最大电压等,最大电流等因素。 MOSFET管是FET的一种,可以被制造成增强型或耗尽型,P沟道或N沟道共4种类型,一般主要应用的为增强型的NMOS管和增强型的PMOS管,所以通常提到的就是这两种。 这两种增强型MOS管,比较常用的是NMOS。原因是导通电阻小且容易制造。所以开关电源和马达驱动的应用中,一般都用NMOS。 在MOS管内部,漏极和源极之间会寄生一个二极管。这个叫体二极管,在驱动感性负载(如马达),这个二极管很重要,并且只在单个的MOS管中存在此二极管,在集成电路芯片内部通常是没有的。 MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在,这不是我们需要的,而是由于制造工艺限制产生的。寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路的时候要麻烦一些,但没有办法避免。 MOS管导通特性 导通的意思是作为开关,相当于开关闭合。 NMOS的特性,Vgs大于一定的值就会导通,适合用于源极接地时的情况(低端驱动),只要栅极电压达到一定电压(如4V或10V, 其他电压,看手册)就可以了。PMOS的特性,Vgs小于一定的值就会导通,适合用于源极接VCC时的情况(高端驱动)。但是,虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动,但由于导通电阻大,价格贵,替换种类少等原因,在高端驱动中,通常还是使用NMOS。 MOS开关管损失 不管是NMOS还是PMOS,导通后都有导通电阻存在,因而在DS间流过电流的同时,两端还会有电压,这样电流就会在这个电阻上消耗能量,这部分消耗的能量叫做导通损耗。选择导通电阻小的MOS管会减小导通损耗。现在的小功率M OS管导通电阻一般在几毫欧,几十毫欧左右 MOS在导通和截止的时候,一定不是在瞬间完成的。MOS两端的电压有一个下降的过程,流过的电流有一个上升的过程,在这段时间内,MOS管的损失是电压和电流的乘积,叫做开关损失。通常开关损失比导通损失大得多,而且开关频率越快,导通瞬间电压和电流的乘积很大,造成的损失也就很大。降低开关时间,可以减小每次导通时的损失;降低开关频率,可以减小单位时间内的开关次数。这两种办法都可以减小开关损失。 MOS管驱动 MOS管导通不需要电流,只要GS电压高于一定的值,就可以了。但是,我们还需要速度。

P沟道MOS管工作原理

P沟道MOS管工作原理 金属氧化物半导体场效应(MOS)晶体管可分为N沟道与P沟道两大类, P沟道硅MOS 场效应晶体管在N型硅衬底上有两个P+区,分别叫做源极和漏极,两极之间不通导,柵极上加有足够的正电压(源极接地)时,柵极下的N型硅表面呈现P型反型层,成为连接源极和漏极的沟道。改变栅压可以改变沟道中的电子密度,从而改变沟道的电阻。这种MOS场效应晶体管称为P沟道增强型场效应晶体管。如果N型硅衬底表面不加栅压就已存在P型反型层沟道,加上适当的偏压,可使沟道的电阻增大或减小。这样的MOS场效应晶体管称为P沟道耗尽型场效应晶体管。统称为PMOS晶体管。 P沟道MOS晶体管的空穴迁移率低,因而在MOS晶体管的几何尺寸和工作电压绝对值相等的情况下,PMOS晶体管的跨导小于N沟道MOS晶体管。此外,P沟道MOS晶体管阈值电压的绝对值一般偏高,要求有较高的工作电压。它的供电电源的电压大小和极性,与双极型晶体管——晶体管逻辑电路不兼容。PMOS因逻辑摆幅大,充电放电过程长,加之器件跨导小,所以工作速度更低,在NMOS电路(见N沟道金属—氧化物—半导体集成电路)出现之后,多数已为NMOS电路所取代。只是,因PMOS电路工艺简单,价格便宜,有些中规模和小规模数字控制电路仍采用PMOS电路技术。PMOS的特性,Vgs小于一定的值就会导通,适合用于源极接VCC时的情况(高端驱动)。但是,虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动,但由于导通电阻大,价格贵,替换种类少等原因,在高端驱动中,通常还是使用NMOS。 正常工作时,P沟道增强型MOS管的衬底必须与源极相连,而漏心极的电压Vds应为负值,以保证两个P区与衬底之间的PN结均为反偏,同时为了在衬底顶表面附近形成导电沟道,栅极对源极的电压Vgs也应为负。 1.导电沟道的形成(Vds=0) 当Vds=0时,在栅源之间加负电压Vgs,由于绝缘层的存在,故没有电流,但是金属栅极被补充电而聚集负电荷,N型半导体中的多子电子被负电荷排斥向体内运动,表面留下带正电的离子,形成耗尽层,随着G、S间负电压的增加,耗尽层加宽,当Vgs增大到一定值时,衬底中的空穴(少子)被栅极中的负电荷吸引到表面,在耗尽层和绝缘层之间形成一个P型薄层,称反型层,这个反型层就构成漏源之间的导电沟道,这时的Vgs称为开启电压Vgs(th),Vgs到Vgs(th)后再增加,衬底表面感应的空穴越多,反型层加宽,而耗尽层的宽度却不再变化,这样我们可以用Vgs的大小控制导电沟道的宽度。 2.Vds≠O的情况 导电沟道形成以后,D,S间加负向电压时,那么在源极与漏极之间将有漏极电流Id 流通,而且Id随Vds而增加.Id沿沟道产生的压降使沟道上各点与栅极间的电压不再相等,该电压削弱了栅极中负电荷电场的作用,使沟道从漏极到源极逐渐变窄.当Vds增大到使Vgd=Vgs(TH),沟道在漏极附近出现预夹断.

详细讲解MOS管工作原理

详细讲解MOSFET管驱动电路 在使用MOS管设计开关电源或者马达驱动电路的时候,大部分人都会考虑MOS的导通电阻,最大电压等,最大电流等,也有很多人仅仅考虑这些因素。这样的电路也许是可以工作的,但并不是优秀的,作为正式的产品设计也是不允许的。 下面是我对MOSFET及MOSFET驱动电路基础的一点总结,其中参考了一些资料,非全部原创。包括MOS管的介绍,特性,驱动以及应用电路。 1,MOS管种类和结构 MOSFET管是FET的一种(另一种是JFET),可以被制造成增强型或耗尽型,P沟道或N沟道共4种类型,但实际应用的只有增强型的N沟道MOS管和增强型的P沟道MOS管,所以通常提到NMOS,或者PMOS指的就是这两种。 至于为什么不使用耗尽型的MOS管,不建议刨根问底。 对于这两种增强型MOS管,比较常用的是NMOS。原因是导通电阻小,且容易制造。所以开关电源和马达驱动的应用中,一般都用NMOS。下面的介绍中,也多以NMOS为主。 MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在,这不是我们需要的,而是由于制造工艺限制产生的。寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路的时候要麻烦一些,但没有办法避免,后边再详细介绍。 在MOS管原理图上可以看到,漏极和源极之间有一个寄生二极管。这个叫体二极管,在驱动感性负载(如马达),这个二极管很重要。顺便说一句,体二极管只在单个的MOS管中存在,在集成电路芯片内部通常是没有的。 2,MOS管导通特性 导通的意思是作为开关,相当于开关闭合。

NMOS的特性,Vgs大于一定的值就会导通,适合用于源极接地时的情况(低端驱动),只要栅极电压达到4V或10V就可以了。 PMOS的特性,Vgs小于一定的值就会导通,适合用于源极接VCC 时的情况(高端驱动)。但是,虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动,但由于导通电阻大,价格贵,替换种类少等原因,在高端驱动中,通常还是使用NMOS。 3,MOS开关管损失 不管是NMOS还是PMOS,导通后都有导通电阻存在,这样电流就会在这个电阻上消耗能量,这部分消耗的能量叫做导通损耗。选择导通电阻小的MOS管会减小导通损耗。现在的小功率MOS管导通电阻一般在几十毫欧左右,几毫欧的也有。 MOS在导通和截止的时候,一定不是在瞬间完成的。MOS两端的电压有一个下降的过程,流过的电流有一个上升的过程,在这段时间内,MOS管的损失是电压和电流的乘积,叫做开关损失。通常开关损失比导通损失大得多,而且开关频率越快,损失也越大。 导通瞬间电压和电流的乘积很大,造成的损失也就很大。缩短开关时间,可以减小每次导通时的损失;降低开关频率,可以减小单位时间内的开关次数。这两种办法都可以减小开关损失。 4,MOS管驱动 跟双极性晶体管相比,一般认为使MOS管导通不需要电流,只要GS电压高于一定的值,就可以了。这个很容易做到,但是,我们还需要速度。 在MOS管的结构中可以看到,在GS,GD之间存在寄生电容,而MOS管的驱动,实际上就是对电容的充放电。对电容的充电需要一个电流,因为对电容充电瞬间可以把电容看成短路,所以瞬间电流会比较大。选择/设计MOS管驱动时第一要注意的是可提供瞬间短路电流的大小。

MOS管工作原理动画示意图也有N沟道和P沟道两类

MOS管工作原理动画示意图也有N沟道和P沟道两类 绝缘型场效应管的栅极与源极、栅极和漏极之间均采用SiO2绝缘层隔离,因此而得名。又因栅极为金属铝,故又称为MOS管。它的栅极-源极之间的电阻比结型场效应管大得多,可达1010Ω以上,还因为它比结型场效应管温度稳定性好、集成化时温度简单,而广泛应用于大规模和超大规模集成电路中。 与结型场效应管相同,MOS管工作原理动画示意图也有N沟道和P沟道两类,但每一类又分为增强型和耗尽型两种,因此MOS管的四种类型为:N沟道增强型管、N沟道耗尽型管、P沟道增强型管、P沟道耗尽型管。凡栅极-源极电压UGS为零时漏极电流也为零的管子均属于增强型管,凡栅极-源极电压UGS为零时漏极电流不为零的管子均属于耗尽型管。 根据导电方式的不同,MOSFET又分增强型、耗尽型。所谓增强型是指:当VGS=0时管子是呈截止状态,加上正确的VGS后,多数载流子被吸引到栅极,从而“增强”了该区域的载流子,形成导电沟道。 N沟道增强型MOSFET基本上是一种左右对称的拓扑结构,它是在P型半导体上生成一层SiO2 薄膜绝缘层,然后用光刻工艺扩散两个高掺杂的N型区,从N型区引出电极,一个是漏极D,一个是源极S。在源极和漏极之间的绝缘层上镀一层金属铝作为栅极G。当VGS=0 V时,漏源之间相当两个背靠背的二极管,在D、S之间加上电压不会在D、S 间形成电流。 当栅极加有电压时,若0VGS(th)时( VGS(th)称为开启电压),由于此时的栅极电压已经比较强,在靠近栅极下方的P型半导体表层中聚集较多的电子,可以形成沟道,将漏极和源极沟通。如果此时加有漏源电压,就可以形成漏极电流ID。在栅极下方形成的导电沟道中的电子,因与P型半导体的载流子空穴极性相反,故称为反型层。随着VGS的继续增加,ID

N沟道MOS管的结构及工作原理

N 沟道 MOS 管的结构及工作原理
N 沟道金属-氧化物-半导体场效应管(MOS 管)的结构及工作原理 结型场效应管的输入电阻虽然可达 106~109W,但在要求输入电阻更高的场合,还 是不能满足要求。而且,由于它的输入电阻是 PN 结的反偏电阻,在高温条件下工作时, PN 结反向电流增大,反偏电阻的阻值明显下降。与结型场效应管不同,金属-氧化物半导体场效应管(MOSFET)的栅极与半导体之间隔有二氧化硅(SiO2)绝缘介质,使栅 极处于绝缘状态(故又称绝缘栅场效应管),因而它的输入电阻可高达 1015W。它的另 一个优点是制造工艺简单,适于制造大规模及超大规模集成电路。 MOS 管也有 N 沟道和 P 沟道之分,而且每一类又分为增强型和耗尽型两种,二者的 区别是增强型 MOS 管在栅-源电压 vGS=0 时,漏-源极之间没有导电沟道存在,即使加上 电压 vDS(在一定的数值范围内),也没有漏极电流产生(iD=0)。而耗尽型 MOS 管在 vGS=0 时,漏-源极间就有导电沟道存在。 一、N 沟道增强型场效应管结构
a) N 沟道增强型 MOS 管结构示意图

(b) N 沟道增强型 MOS 管代表符号
(c) P 沟道增强型 MOS 管代表符号
在一块掺杂浓度较低的 P 型硅衬底上, 用光刻、 扩散工艺制作两个高掺杂浓度的 N+ 区,并用金属铝引出两个电极,分别作漏极 d 和源极 s。然后在半导体表面复盖一层很 薄的二氧化硅(SiO2)绝缘层,在漏-源极间的绝缘层上再装上一个铝电极,作为栅极 g。 另外在衬底上也引出一个电极 B,这就构成了一个 N 沟道增强型 MOS 管。显然它的栅极 与其它电极间是绝缘的。图 1(a)、(b)分别是它的结构示意图和代表符号。代表符号中 的箭头方向表示由 P(衬底)指向 N(沟道)。P 沟道增强型 MOS 管的箭头方向与上述相反, 如图 1(c)所示。 二、N 沟道增强型场效应管工作原理 1.vGS 对 iD 及沟道的控制作用 MOS 管的源极和衬底通常是接在一起的(大多数管子在出厂前已连接好)。 从图 1(a) 可以看出, 增强型 MOS 管的漏极 d 和源极 s 之间有两个背靠背的 PN 结。 当栅-源电压 vGS=0 时,即使加上漏-源电压 vDS,而且不论 vDS 的极性如何,总有一个 PN 结处于反偏状态, 漏-源极间没有导电沟道,所以这时漏极电流 iD≈0。 若在栅-源极间加上正向电压, vGS>0, 即 则栅极和衬底之间的 SiO2 绝缘层中便产 生一个垂直于半导体表面的由栅极指向衬底的电场,这个电场能排斥空穴而吸引电子, 因而使栅极附近的 P 型衬底中的空穴被排斥,剩下不能移动的受主离子(负离子),形成 耗尽层,同时 P 衬底中的电子(少子)被吸引到衬底表面。当 vGS 数值较小,吸引电子 的能力不强时,漏-源极之间仍无导电沟道出现,如图 1(b)所示。vGS 增加时,吸引到 P 衬底表面层的电子就增多,当 vGS 达到某一数值时,这些电子在栅极附近的 P 衬底表面 便形成一个 N 型薄层,且与两个 N+区相连通,在漏-源极间形成 N 型导电沟道,其导电 类型与 P 衬底相反,故又称为反型层,如图 1(c)所示。vGS 越大,作用于半导体表面的

N沟道和P沟道MOS管工作原理

MOS/CMOS集成电路简介及N沟道MOS管和P沟道MOS管 在实际项目中,我们基本都用增强型mos管,分为N沟道和P沟道两种。 我们常用的是NMOS,因为其导通电阻小,且容易制造。在MOS管原理图上可以看到,漏极和源极之间有一个寄生二极管。这个叫体二极管,在驱动感性负载(如马达),这个二极管很重要。顺便说一句,体二极管只在单个的MOS管中存在,在集成电路芯片内部通常是没有的。 1.导通特性 NMOS的特性,Vgs大于一定的值就会导通,适合用于源极接地时的情况(低

端驱动),只要栅极电压达到4V或10V就可以了。 PMOS的特性,Vgs小于一定的值就会导通,适合用于源极接VCC时的情况(高端驱动)。但是,虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动,但由于导通电阻大,价格贵,替换种类少等原因,在高端驱动中,通常还是使用NMOS。 2.MOS开关管损失 不管是NMOS还是PMOS,导通后都有导通电阻存在,这样电流就会在这个电阻上消耗能量,这部分消耗的能量叫做导通损耗。选择导通电阻小的MOS管会减小导通损耗。现在的小功率MOS管导通电阻一般在几十毫欧左右,几毫欧的也有。 MOS在导通和截止的时候,一定不是在瞬间完成的。MOS两端的电压有一个下降的过程,流过的电流有一个上升的过程,在这段时间内,MOS管的损失是电压和电流的乘积,叫做开关损失。通常开关损失比导通损失大得多,而且开关频率越高,损失也越大。 导通瞬间电压和电流的乘积很大,造成的损失也就很大。缩短开关时间,可以减小每次导通时的损失;降低开关频率,可以减小单位时间内的开关次数。这两种办法都可以减小开关损失。 3.MOS管驱动 跟双极性晶体管相比,一般认为使MOS管导通不需要电流,只要GS电压高于一定的值,就可以了。这个很容易做到,但是,我们还需要速度。 在MOS管的结构中可以看到,在GS,GD之间存在寄生电容,而MOS管的驱动,实际上就是对电容的充放电。对电容的充电需要一个电流,因为对电容充电瞬间可以把电容看成短路,所以瞬间电流会比较大。选择/设计MOS管驱动时第一要注意的是可提供瞬间短路电流的大小。 第二注意的是,普遍用于高端驱动的NMOS,导通时需要是栅极电压大于源极

N沟道增强型MOS管的工作原理

N沟道增强型MOS管的工作原理 发布时间:2010.04.28 | 查看次数:484 N沟道增强型MOS管的工作原理 (1)vGS对iD及沟道的控制作用 ① vGS=0 的情况 增强型MOS管的漏极d和源极s之间有两个背靠背的PN结。当栅——源电压vGS=0时,即使加上漏——源电压vDS,而且不论vDS的极性如何,总有一个PN结处于反偏状态,漏——源极间没有导电沟道,所以这时漏极电流iD≈0。 ② vGS>0 的情况 若vGS>0,则栅极和衬底之间的SiO2绝缘层中便产生一个电场。电场方向垂直于半导体表面的由栅极指向衬底的电场。这个电场能排斥空穴而吸引电子。 排斥空穴:使栅极附近的P型衬底中的空穴被排斥,剩下不能移动的受主离子(负离子),形成耗尽层。吸引电子:将 P型衬底中的电子(少子)被吸引到衬底表面。 (2)导电沟道的形成: 当vGS数值较小,吸引电子的能力不强时,漏——源极之间仍无导电沟道出现。vGS增加时,吸引到P衬底表面层的电子就增多,当vGS达到某一数值时,这些电子在栅极附近的P衬底表面便形成一个N型薄层,且与两个N+区相连通,在漏——源极间形成N型导电沟道,其导电类型与P衬底相反,故又称为反型层。vGS越大,作用于半导体表面的电场就越强,吸引到P衬底表面的电子就越多,导电沟道越厚,沟道电阻越小。 开始形成沟道时的栅——源极电压称为开启电压,用VT表示。 上面讨论的N沟道MOS管在vGS<VT时,不能形成导电沟道,管子处于截止状态。只有当vGS ≥VT时,才有沟道形成。这种必须在vGS≥VT时才能形成导电沟道的MOS管称为增强型MOS 管。沟道形成以后,在漏——源极间加上正向电压vDS,就有漏极电流产生。 vDS对iD的影响 当vGS>VT且为一确定值时,漏——源电压vDS对导电沟道及电流iD的影响与结型场效应管相似。 漏极电流iD沿沟道产生的电压降使沟道内各点与栅极间的电压不再相等,靠近源极一端的电压最大,这里沟道最厚,而漏极一端电压最小,其值为VGD=vGS-vDS,因而这里沟道最薄。但当vDS较小(vDS随着vDS的增大,靠近漏极的沟道越来越薄,当vDS增加到使VGD=vGS-vDS=VT(或vDS=vGS-VT)时,沟道在漏极一端出现预夹断。再继续增大vDS,夹断点将向源极方向移动。由于vDS的增加部分几乎全部降落在夹断区,故iD几乎不随vDS增大而增加,管子进入饱和区,iD几乎仅由vGS决定。 N沟道耗尽型MOS管的基本结构 (1)结构: N沟道耗尽型MOS管与N沟道增强型MOS管基本相似。 (2)区别: 耗尽型MOS管在vGS=0时,漏——源极间已有导电沟道产生,而增强型MOS管要在vGS≥VT 时才出现导电沟道。 (3)原因:

mos管工作原理及详解

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MOS管是FET的一种(另一种是JFET),可以被制造成增强型或耗尽型,P沟道或N沟道共4种类型,但实际应用的只有增强型的N沟道MOS 管和增强型的P沟道MOS管,所以通常提到NMOS,或者PMOS指的就是这两种。 对于这两种增强型MOS管,比较常用的是NMOS。原因是导通电阻小,且容易制造。所以开关电源和马达驱动的应用中,一般都用NMOS。 下面的介绍中,也多以NMOS为主。 MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在,这不是我们需要的,而是由于制造工艺限制产生的。寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路的时候要麻烦一些,但没有办法避免,后边再详细介绍。 在MOS管工作原理图上可以看到,漏极和源极之间有一个寄生二极管。这个叫体二极管,在驱动感性负载(如马达),这个二极管很重要。顺便说一句,体二极管只在单个的MOS管中存在,在集成电路芯片内部通常是没有的。 MOS管工作原理图电源开关电路详解 这是该装置的核心,在介绍该部分工作原理之前,先简单解释一下MOS的工作原理图。

它一般有耗尽型和增强型两种。本文使用的为增强型MOS MOS管,其内部结构见mos管工作原理图。它可分为NPN型PNP型。NPN型通常称为N沟道型,PNP型也叫P沟道型。由图可看出,对于N沟道的场效应管其源极和漏极接在N型半导体上,同样对于P沟道的场效应管其源极和漏极则接在P型半导体上。我们知道一般三极管是由输入的电流控制输出的电流。但对于场效应管,其输出电流是由输入的电压(或称电场)控制,可以认为输入电流极小或没有输入电流,这使得该器件有很高的输入阻抗,同时这也是我们称之为场效应管的原因。

p沟道mos管工作原理

P通道为空穴流,N通道为电子流,所以场效应三极管也称为单极性三极管。FET 乃是利用输入电压(Vgs)来控制输出电流(Id)的大小。所以场效应三极管是属于电压控制元件。它有两种类型,一是结型(接面型场效应管)(JFET),一是金氧半场效应三极管,简称MOSFET,MOSFET又可分为增强型与耗尽型两种。 N沟道,P沟道结型场效应管的D、S是由N(或P)中间是栅极夹持的通道,这个通道大小是受电压控制的,当然就有电流随栅极电压变化而变。可以看成栅极是控制电流阀门。 增强型是指:当VGS=0时管子是呈截止状态,加上正确的VGS后,多数载流子被吸引到栅极,从而“增强”了该区域的载流子,形成导电沟道。耗尽型则是指,当VGS=0时即形成沟道,加上正确的VGS时,能使多数载流子流出沟道,因而“耗尽”了载流子,使管子转向截止。栅极电压高低决定电场的变化,进而影响载流子的多少,引起通过S、D电流变化。 MOS管的源极和衬底通常是接在一起的(大多数管子在出厂前已连接好)。增强型MOS管的漏极d和源极s之间有两个背靠背的PN结。 主板上的PWM(Plus Width Modulator,脉冲宽度调制器)芯片产生一个宽度可调的脉冲波形,这样可以使两只MOS管轮流导通。当负载两端的电压(如CPU需要的电压)要降低时,这时MOS管的开关作用开始生效,外部电源对电感进行充电并达到所需的额定电压。当负载两端的电压升高时,通过MOS管的开关作用,外部电源供电断开,电感释放出刚才充入的能量,这时的电感就变成了“电源”,当栅-源电压vGS=0时,即使加上漏-源电压vDS,而且不论vDS的极性如何,总有一个PN结处于反偏状态,漏-源极间没有导电沟道。 MOS管 MOS管的英文全称叫MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor),即金属氧化物半导体型场效应管,属于场效应晶体管中的绝缘栅型。因此,MOS管有时被称为场效应管。在一般电子电路中,MOS管通常被用于放大电路或开关电路。而在主板上的电源稳压电路中,MOSFET扮演的角色主要是判断电位,它在主板上常用“Q”加数字表示。 一、MOS管的作用是什么? 目前主板或显卡上所采用的MOS管并不是太多,一般有10个左右,主要原因是大部分MOS管被整合到IC芯片中去了。由于MOS管主要是为配件提供稳定的电压,所以它一般使用在CPU、AGP插槽和内存插槽附近。其中在CPU与AGP插槽附近各安排一组MOS管,而内存插槽则共用了一组MOS管,MOS管一般是以两个组成一组的形式出现主板上的。 二、MOS管的性能参数有哪些? 优质的MOS管能够承受的电流峰值更高。一般情况下我们要判断主板上MOS 管的质量高低,可以看它能承受的最大电流值。影响MOS管质量高低的参数非常多,像极端电流、极端电压等。但在MOS管上无法标注这么多参数,所以在MOS 管表面一般只标注了产品的型号,我们可以根据该型号上网查找具体的性能参数。 还要说明的是,温度也是MOS管一个非常重要的性能参数。主要包括环境温度、管壳温度、贮成温度等。由于CPU频率的提高,MOS管需要承受的电流也随

N沟道和P沟道MOS管

N沟道和P沟道M O S管 Company Document number:WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998

MOS/CMOS集成电路简介及N沟道MOS管和P沟道MOS管 在实际项目中,我们基本都用增强型mos管,分为N沟道和P沟道两种。 我们常用的是NMOS,因为其导通电阻小,且容易制造。在MOS管原理图上可以看到,漏极和源极之间有一个寄生二极管。这个叫体二极管,在驱动感性负载(如马达),这个二极管很重要。顺便说一句,体二极管只在单个的MOS管中存在,在集成电路芯片内部通常是没有的。 1.导通特性 NMOS的特性,Vgs大于一定的值就会导通,适合用于源极接地时的情况(低端驱动),只要栅极电压达到4V或10V就可以了。 PMOS的特性,Vgs小于一定的值就会导通,适合用于源极接VCC时的情况(高端驱动)。但是,虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动,但由于导通电阻大,价格贵,替换种类少等原因,在高端驱动中,通常还是使用NMOS。 开关管损失 不管是NMOS还是PMOS,导通后都有导通电阻存在,这样电流就会在这个电阻上消耗能量,这部分消耗的能量叫做导通损耗。选择导通电阻小的MOS管会减小导通损耗。现在的小功率MOS管导通电阻一般在几十毫欧左右,几毫欧的也有。

MOS在导通和截止的时候,一定不是在瞬间完成的。MOS两端的电压有一个下降的过程,流过的电流有一个上升的过程,在这段时间内,MOS管的损失是电压和电流的乘积,叫做开关损失。通常开关损失比导通损失大得多,而且开关频率越高,损失也越大。 导通瞬间电压和电流的乘积很大,造成的损失也就很大。缩短开关时间,可以减小每次导通时的损失;降低开关频率,可以减小单位时间内的开关次数。这两种办法都可以减小开关损失。 管驱动 跟双极性晶体管相比,一般认为使MOS管导通不需要电流,只要GS电压高于一定的值,就可以了。这个很容易做到,但是,我们还需要速度。 在MOS管的结构中可以看到,在GS,GD之间存在寄生电容,而MOS 管的驱动,实际上就是对电容的充放电。对电容的充电需要一个电流,因为对电容充电瞬间可以把电容看成短路,所以瞬间电流会比较大。选择/设计MOS 管驱动时第一要注意的是可提供瞬间短路电流的大小。 第二注意的是,普遍用于高端驱动的NMOS,导通时需要是栅极电压大于源极电压。而高端驱动的MOS管导通时源极电压与漏极电压(VCC)相同,所以这时栅极电压要比VCC大4V或10V。如果在同一个系统里,要得到比VCC大的电压,就要专门的升压电路了。很多马达驱动器都集成了电荷泵,要注意的是应该选择合适的外接电容,以得到足够的短路电流去驱动MOS管。 2009-03-20 11:18 MOS/CMOS集成电路 MOS集成电路特点:

讲解MOS管工作原理及分析

管驱动电路 讲解MOSFET管驱动电路 在使用MOS管设计开关电源或者马达驱动电路的时候,大部分人都会考虑MOS的导通电阻,最大电压等,最大电流等,也有很多人仅仅考虑这些因素。这样的电路也许是可以工作的,但并不是优秀的,作为正式的产品设计也是不允许的。 下面是我对MOSFET及MOSFET驱动电路基础的一点总结,其中参考了一些资料,非全部原创。包括MOS管的介绍,特性,驱动以及应用电路。 1,MOS管种类和结构 MOSFET管是FET的一种(另一种是JFET),可以被制造成增强型或耗尽型,P沟道或N沟道共4种类型,但实际应用的只有增强型的N沟道MOS管和增强型的P沟道MOS管,所以通常提到NMOS,或者PMOS指的就是这两种。 至于为什么不使用耗尽型的MOS管,不建议刨根问底。 对于这两种增强型MOS管,比较常用的是NMOS。原因是导通电阻小,且容易制造。所以开关电源和马达驱动的应用中,一般都用NMOS。下面的介绍中,也多以NMOS为主。 MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在,这不是我们需要的,而是由于制造工艺限制产生的。寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路的时候要麻烦一些,但没有办法避免,后边再详细介绍。 在MOS管原理图上可以看到,漏极和源极之间有一个寄生二极管。这个叫体二极管,在驱动感性负载(如马达),这个二极管很重要。顺便说一句,体二极管只在单个的MOS管中存在,在集成电路芯片内部通常是没有的。

2,MOS管导通特性 导通的意思是作为开关,相当于开关闭合。 NMOS的特性,Vgs大于一定的值就会导通,适合用于源极接地时的情况(低端驱动),只要栅极电压达到4V或10V就可以了。 PMOS的特性,Vgs小于一定的值就会导通,适合用于源极接VCC 时的情况(高端驱动)。但是,虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动,但由于导通电阻大,价格贵,替换种类少等原因,在高端驱动中,通常还是使用NMOS。 3,MOS开关管损失 不管是NMOS还是PMOS,导通后都有导通电阻存在,这样电流就会在这个电阻上消耗能量,这部分消耗的能量叫做导通损耗。选择导通电阻小的MOS管会减小导通损耗。现在的小功率MOS管导通电阻一般在几十毫欧左右,几毫欧的也有。 MOS在导通和截止的时候,一定不是在瞬间完成的。MOS两端的电压有一个下降的过程,流过的电流有一个上升的过程,在这段时间内,MOS管的损失是电压和电流的乘积,叫做开关损失。通常开关损失比导通损失大得多,而且开关频率越快,损失也越大。 导通瞬间电压和电流的乘积很大,造成的损失也就很大。缩短开关时间,可以减小每次导通时的损失;降低开关频率,可以减小单位时间内的开关次数。这两种办法都可以减小开关损失。 4,MOS管驱动 跟双极性晶体管相比,一般认为使MOS管导通不需要电流,只要GS电压高于一定的值,就可以了。这个很容易做到,但是,我们还需要速度。 在MOS管的结构中可以看到,在GS,GD之间存在寄生电容,而MOS管的驱动,实际上就是对电容的充放电。对电容的充电需要一个

MOS管电路工作原理详解

MOS管电路工作原理详解,MOS管工作原理文章-KIA MOS管 1,MOS管种类和结构 MOSFET管是FET的一种(另一种是JFET),可以被制造成增强型或耗尽型,P沟道或N 沟道共4种类型,但实际应用的只有增强型的N沟道MOS管型号和增强型的P沟道MOS管型号,所以通常提到NMOS,或者PMOS指的就是这两种。至于为什么不使用耗尽型的 MOS管,不建议刨根问底。对于这两种增强型MOS管,比较常用的是NMOS。原因是导通 电阻小,且容易制造。所以开关电源和马达驱动的应用中,一般都用NMOS。下面的介绍中,也多以NMOS为主。 MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在,这不是我们需要的,而是由 于制造工艺限制产生的。寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路的时候要麻烦一些,但 没有办法避免,后边再详细介绍。在MOS管原理图上可以看到,漏极和源极之间有一个寄 生二极管。这个叫体二极管,在驱动感性负载,这个二极管很重要。顺便说一句,体二极管 只在单个的MOS管中存在,在集成内部通常是没有的。 2,MOS管导通特性 导通的意思是作为开关,相当于开关闭合。NMOS的特性,Vgs大于一定的值就会导通,适 合用于源极接地时的情况(低端驱动),只要栅极电压达到4V或10V就可以了。PMOS的 特性,Vgs小于一定的值就会导通,适合用于源极接VCC时的情况(高端驱动)。但是,虽 然PMOS可以很方便地用作高端驱动,但由于导通电阻大,价格贵,替换种类少等原因,在 高端驱动中,通常还是使用NMOS。 3,MOS开关管损失 不管是NMOS还是PMOS,导通后都有导通电阻存在,这样电流就会在这个电阻上消耗能量,这部分消耗的能量叫做导通损耗。选择导通电阻小的会减小导通损耗。现在的小功率MOS 管导通电阻一般在几十毫欧左右,几毫欧的也有。MOS在导通和截止的时候,一定不是在瞬 间完成的。MOS两端的电压有一个下降的过程,流过的电流有一个上升的过程,在这段时间内,MOS管的损失是电压和电流的乘积,叫做开关损失。通常开关损失比导通损失大得多, 而且开关频率越快,损失也越大。导通瞬间电压和电流的乘积很大,造成的损失也就很大。 缩短开关时间,可以减小每次导通时的损失;降低开关频率,可以减小单位时间内的开关次数。这两种办法都可以减小开关损失。

N沟道MOS管的结构及工作原理

N沟道MOS管的结构及工作原理 N沟道金属-氧化物-半导体场效应管(MOS管)的结构及工作原理 结型场效应管的输入电阻虽然可达106~109W,但在要求输入电阻更高的场合,还是不能满足要求。而且,由于它的输入电阻是PN结的反偏电阻,在高温条件下工作时,PN结反向电流增大,反偏电阻的阻值明显下降。与结型场效应管不同,金属-氧化物-半导体场效应管(MOSFET)的栅极与半导体之间隔有二氧化硅(SiO2)绝缘介质,使栅极处于绝缘状态(故又称绝缘栅场效应管),因而它的输入电阻可高达1015W。它的另一个优点是制造工艺简单,适于制造大规模及超大规模集成电路。 MOS管也有N沟道和P沟道之分,而且每一类又分为增强型和耗尽型两种,二者的区别是增强型MOS管在栅-源电压vGS=0时,漏-源极之间没有导电沟道存在,即使加上电压vDS(在一定的数值范围内),也没有漏极电流产生(iD=0)。而耗尽型MOS管在vGS=0时,漏-源极间就有导电沟道存在。 一、N沟道增强型场效应管结构 a) N沟道增强型MOS管结构示意图

(b) N沟道增强型MOS管代表符号 (c) P沟道增强型MOS管代 表符号 在一块掺杂浓度较低的P型硅衬底上,用光刻、扩散工艺制作两个高掺杂浓度的N+区,并用金属铝引出两个电极,分别作漏极d和源极s。然后在半导体表面复盖一层很薄的二氧化硅(SiO2)绝缘层,在漏-源极间的绝缘层上再装上一个铝电极,作为栅极g。另外在衬底上也引出一个电极B,这就构成了一个N沟道增强型MOS管。显然它的栅极与其它电极间是绝缘的。图 1(a)、(b)分别是它的结构示意图和代表符号。代表符号中的箭头方向表示由P(衬底)指向N(沟道)。P沟道增强型MOS管的箭头方向与上述相反,如图 1(c)所示。 二、N沟道增强型场效应管工作原理 1.vGS对iD及沟道的控制作用 MOS管的源极和衬底通常是接在一起的(大多数管子在出厂前已连接好)。从图1(a)可以看出,增强型MOS管的漏极d和源极s之间有两个背靠背的PN结。当栅-源电压vGS=0时,即使加上漏-源电压vDS,而且不论vDS的极性如何,总有一个PN结处于反偏状态,漏-源极间没有导电沟道,所以这时漏极电流iD≈0。 若在栅-源极间加上正向电压,即vGS>0,则栅极和衬底之间的SiO2绝缘层中便产生一个垂直于半导体表面的由栅极指向衬底的电场,这个

N沟道MOS管的结构及工作原理

一、N沟道增强型场效应管结构 a)N沟道增强型MOS管结构示意图 b) (b) N沟道增强型MOS管代表符号 (c) P沟道增强型MOS管代表符号

在一块掺杂浓度较低的P型硅衬底上,用光刻、扩散工艺制作两个高掺杂浓度的N+区,并用金属铝引出两个电极,分别作漏极d和源极s。然后在半导体表面复盖一层很薄的二氧化硅(SiO2)绝缘层,在漏-源极间的绝缘层上再装上一个铝电极,作为栅极g。另外在衬底上也引出一个电极B,这就构成了一个N沟道增强型MOS管。显然它的栅极与其它电极间是绝缘的。图1(a)、(b)分别是它的结构示意图和代表符号。代表符号中的箭头方向表示由P(衬底)指向N(沟道)。P沟道增强型MOS管的箭头方向与上述相反,如图1(c)所示。 二、N沟道增强型场效应管工作原理 1.vGS对iD及沟道的控制作用 MOS管的源极和衬底通常是接在一起的(大多数管子在出厂前已连接好)。从图1(a)可以看出,增强型MOS管的漏极d和源极s 之间有两个背靠背的PN结。当栅-源电压vGS=0时,即使加上漏-源电压vDS,而且不论vDS的极性如何,总有一个PN结处于反偏状态,漏-源极间没有导电沟道,所以这时漏极电流iD≈0。 若在栅-源极间加上正向电压,即vGS>0,则栅极和衬底之间的

SiO2绝缘层中便产生一个垂直于半导体表面的由栅极指向衬底的电场,这个电场能排斥空穴而吸引电子,因而使栅极附近的P 型衬底中的空穴被排斥,剩下不能移动的受主离子(负离子),形成耗尽层,同时P衬底中的电子(少子)被吸引到衬底表面。当vGS数值较小,吸引电子的能力不强时,漏-源极之间仍无导电沟道出现,如图1(b)所示。vGS增加时,吸引到P衬底表面层的电子就增多,当vGS达到某一数值时,这些电子在栅极附近的P 衬底表面便形成一个N型薄层,且与两个N+区相连通,在漏-源极间形成N型导电沟道,其导电类型与P衬底相反,故又称为反型层,如图1(c)所示。vGS越大,作用于半导体表面的电场就越强,吸引到P衬底表面的电子就越多,导电沟道越厚,沟道电阻越小。我们把开始形成沟道时的栅-源极电压称为开启电压,用VT表示。 由上述分析可知,N沟道增强型MOS管在vGS<VT时,不能形成导电沟道,管子处于截止状态。只有当vGS≥VT时,才有沟道形成,此时在漏-源极间加上正向电压vDS,才有漏极电流产生。而且vGS增大时,沟道变厚,沟道电阻减小,iD增大。这种必须在vGS≥VT时才能形成导电沟道的MOS管称为增强型MOS管。 2.vDS对iD的影响

MOS管工作动画原理图详解

绝缘型场效应管的栅极与源极、栅极和漏极之间均采用SiO2绝缘层隔离,因此而得名。又因栅极为金属铝,故又称为MOS管。它的栅极-源极之间的电阻比结型场效应管大得多,可达1010Ω以上,还因为它比结型场效应管温度稳定性好、集成化时温度简单,而广泛应用于大规模和超大规模集成电路中。 与结型场效应管相同,MOS管工作原理动画示意图也有N沟道和P沟道两类,但每一类又分为增强型和耗尽型两种,因此MOS管的四种类型为:N沟道增强型管、N沟道耗尽型管、P沟道增强型管、P沟道耗尽型管。凡栅极-源极电压UGS为零时漏极电流也为零的管子均属于增强型管,凡栅极-源极电压UGS为零时漏极电流不为零的管子均属于耗尽型管。 根据导电方式的不同,MOSFET又分增强型、耗尽型。所谓增强型是指:当VGS=0时管子是呈截止状态,加上正确的VGS后,多数载流子被吸引到栅极,从而“增强”了该区域的载流子,形成导电沟道。 N沟道增强型MOSFET基本上是一种左右对称的拓扑结构,它是在P型半导体上生成一层SiO2 薄膜绝缘层,然后用光刻工艺扩散两个高掺杂的N型区,从N型区引出电极,一个是漏极D,一个是源极S。在源极和漏极之间的绝缘层上镀一层金属铝作为栅极G。

当VGS=0 V时,漏源之间相当两个背靠背的二极管,在D、S之间加上电压不会在D、S间形成电流。 当栅极加有电压时,若0VGS(th)时( VGS(th)称为开启电压),由于此时的栅极电压已经比较强,在靠近栅极下方的P型半导体表层中聚集较多的电子,可以形成沟道,将漏极和源极沟通。如果此时加有漏源电压,就可以形成漏极电流ID。在栅极下方形成的导电沟道中的电子,因与P型半导体的载流子空穴极性相反,故称为反型层。随着VGS的继续增加,ID将不断增加。在VGS=0V时ID=0,只有当VGS>VGS(th)后才会出现漏极电流,所以,这种MOS管称为增强型MOS管。 VGS对漏极电流的控制关系可用iD=f(VGS(th))|VDS=const这一曲线描述,称为转移特性曲线,MOS 管工作原理动画见图1。 转移特性曲线的斜率gm的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用。gm的量纲为mA/V,所以gm也称为跨导。跨导。 图1. 转移特性曲线 MOS管工作原理动画2—54(a)为N沟道增强型MOS管工作原理动画图,其电路符号如图2—54(b)所示。它是用一块掺杂浓度较低的P型硅片作为衬底,利用扩散工艺在衬底上扩散两个高掺杂浓度的N型区(用N+表示),并在此N型区上引出两个欧姆接触电极,分别称为源极(用S表示)和漏极(用D表示)。在源区、漏区之间的衬底表面覆盖一层二氧化硅(SiO2)绝缘层,在此绝缘层上沉积出金属铝层并引出电极作为栅极(用G表示)。从衬底引出一个欧姆接触电极称为衬底电极(用B表示)。由于栅极与其它电极之间是相互绝缘的,所以称它为绝缘栅型场效应管。MOS管工作原理动画图2—54(a)中的L为沟道长度,W为沟道宽度。

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