場效應半導體三極體

最新 08-13

場效應半導體三極體是僅由一種載流子參與導電的半導體器件，是一種用輸入電壓控制輸出電流的的半導體器件。從參與導電的載流子來劃分，它有電子作為載流子的N溝道器件和空穴作為載流子的P溝道器件。

從場效應三極體的結構來劃分，它有兩大類。

1.結型場效應三極體JFET(Junction type Field Effect Transister)

2.絕緣柵型場效應三極體IGFET( Insulated Gate Field Effect Transister)

IGFET也稱金屬氧化物半導體三極體MOSFET（Metal Oxide Semiconductor FET）

在這裡主要介紹MOS管的工作原理：

絕緣柵場效應三極體的工作原理

絕緣柵型場效應三極體MOSFET( Metal OxideSemiconductor FET)。分為：

增強型→N溝道、P溝道

耗盡型→N溝道、P溝道

N溝道增強型MOSFET的結構示意圖和符號，見圖1。其中：

D(Drain)為漏極，相當c；

G(Gate)為柵極，相當b；

S(Source)為源極，相當e

圖1

(1)N溝道增強型MOSFET

結構，根據圖1， N溝道增強型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，然後用光刻工藝擴散兩個高摻雜的N型區，從N型區引出電極，一個是漏極D，一個是源極S。在源極和漏極之間的絕緣層上鍍一層金屬鋁作為柵極G。P型半導體稱為襯底，用符號B表示。

(2)工作原理

①柵源電壓VGS的控制作用

當VGS=0V時，漏源之間相當兩個背靠背的二極體，在D、S之間加上電壓不會在D、S間形成電流，見圖2。當柵極加有電壓時，若0＜VGS＜VGS(th)時，通過柵極和襯底間的電容作用，將靠近柵極下方的P型半導體中的空穴向下方排斥，出現了一薄層負離子的耗盡層。耗盡層中的少子將向表層運動，但數量有限，不足以形成溝道，將漏極和源極溝通，所以不可能以形成漏極電流ID。

圖2

進一步增加VGS，當VGS＞VGS(th)時（ VGS(th) 稱為開啟電壓)，由於此時的柵極電壓已經比較強，在靠近柵極下方的P型半導體表層中聚集較多的電子，可以形成溝道，將漏極和源極溝通。如果此時加有漏源電壓，就可以形成漏極電流ID。在柵極下方形成的導電溝道中的電子，因與P型半導體的載流子空穴極性相反，故稱為反型層。

隨著VGS的繼續增加，ID將不斷增加。在VGS=0V時ID=0，只有當VGS＞VGS(th)後才會出現漏極電流，這種MOS管稱為增強型MOS管。

VGS對漏極電流的控制關係可用

ID=f(VGS)?VDS=const

這一曲線描述，稱為轉移特性曲線，見圖3。