MOS場效應晶體管

場效應管：利用輸入回路的電場效應來控制輸出回路電流的三極管;一種載流子參與導電，又稱單極型

(Unipolar)晶體管。原理：利用改變垂直于導電溝道的電場強度來控制溝道的導電能力而實現放大作用;MOS場效應晶體管雙極晶體管：參加工作的不僅有少數載流子，也有多數載流子，故統稱為雙極晶體管特點單極型器件(靠多數載流子導電)；輸入電阻高：可達1010(有資料介紹可達1014

）以上、抗輻射能力強、

；制作工藝簡單、易集成、熱穩定性好、功耗小、體積小、成本低。OUTLINE4.1MOS場效應晶體管結構、工作原理和輸出特性

柵極Al(Gate)源極(Source)漏極(Drain)絕緣層SiO2(Insulator)保護層表面溝道(Channel)襯底電極(Substrate)OhmiccontactMOS管結構兩邊擴散兩個高濃度的N區形成兩個PN結以P型半導體作襯底通常，MOS管以金屬Al(Metal)

SiO2(Oxide)

Si(Semicond-uctor)作為代表結構基質：硅、鍺、砷化鎵和磷化銦等柵材：二氧化硅、氮化硅、和三氧化二鋁等制備工藝：MOSFET基本上是一種左右對稱的拓撲結構，它是在P型半導體上生成一層SiO2

薄膜絕緣層，然后用光刻工藝擴散兩個高摻雜的N型區，從N型區引出電極。結構：環形結構、條狀結構和梳狀結構基本結構參數

----電容結構溝道長度溝道寬度柵絕緣層厚度tOX

擴散結深襯底摻雜濃度NA

+表面電場MOSFETFundamentalsD-S

間總有一個反接的PN結產生垂直向下的電場MOS管工作原理

柵壓從零增加，表面將由耗盡逐步進入反型狀態，產生電子積累。當柵壓增加到使表面積累的電子濃度等于或超過襯底內部的空穴平衡濃度時，表面達到強反型，此時所對應的柵壓稱為閾值電壓UT

。感應表面電荷吸引電子電場排斥空穴正常工作時的偏置強反型時，表面附近出現的與體內極性相反的電子導電層稱為反型層——溝道，以電子導電的反型層稱做N溝道。感應表面電荷一種典型的電壓控制型器件電流通路——從漏極經過溝道到源極(VCCS)UGS=0,

UDS≠0，漏端PN結反偏，反偏電流很小——器件截止

UGS≠0,

UDS≠0，表面形成溝道，漏區與源區連通，電流明顯；

——器件導通

zeroappliedbias源極和漏極之間始終有一個PN結反偏，IDS=0分析：漏-源輸出特性

下面分區討論各區的特點曲線與虛線的交點為“夾斷點”夾斷區(截止區)恒流區(放大區或飽和區)預夾斷軌跡可變電阻區擊穿區（1）截止區特性（UGS

<UT開啟電壓）外加柵電壓UGS在表面產生感應負電荷，隨著柵極電壓的增加，表面將逐漸形成耗盡層。但耗盡層電阻很大，流過漏—源端的電流很小，也只是PN結反向飽和電流，這種工作狀態稱為截止狀態。Operation

Modes（2）線性區特性（UGS

≥UT）——曲線OA段當UGS

UT后，表面形成強反型導電溝道，若加上偏置電壓UDS

，載流子就通過反型層導電溝道，從源端向漏端漂移，由漏極收集形成漏-源電流IDS。UGS增大，反型層厚度亦增厚，因而漏-源電流線性增加。