Principio di funzionamento del MOSFET in modalità di potenziamento a canale N

(1) L'effetto di controllo di vGS su ID e canale

① Caso di vGS=0

Si può vedere che ci sono due giunzioni PN back-to-back tra il drain d e il source s della modalità di miglioramentoMOSFET.

Quando la tensione gate-source vGS=0, anche se viene aggiunta la tensione drain-source vDS, e indipendentemente dalla polarità di vDS, è sempre presente una giunzione PN nello stato di polarizzazione inversa. Non esiste un canale conduttivo tra lo scarico e la sorgente, quindi la corrente di scarico ID≈0 in questo momento.

② Il caso di vGS>0

Se vGS>0, viene generato un campo elettrico nello strato isolante SiO2 tra il gate e il substrato. La direzione del campo elettrico è perpendicolare al campo elettrico diretto dal gate al substrato sulla superficie del semiconduttore. Questo campo elettrico respinge i buchi e attrae gli elettroni. Fori repulsivi: i fori nel substrato di tipo P vicino al gate vengono respinti, lasciando ioni accettori immobili (ioni negativi) per formare uno strato di esaurimento. Attirare gli elettroni: gli elettroni (portatori minoritari) nel substrato di tipo P sono attratti dalla superficie del substrato.

(2) Formazione del canale conduttivo:

Quando il valore vGS è piccolo e la capacità di attrarre gli elettroni non è forte, non esiste ancora un canale conduttivo tra il drain e la source. All’aumentare del vGS, più elettroni vengono attratti dallo strato superficiale del substrato P. Quando vGS raggiunge un certo valore, questi elettroni formano uno strato sottile di tipo N sulla superficie del substrato P vicino al gate e si collegano alle due regioni N+, formando un canale conduttivo di tipo N tra drain e source. Il suo tipo di conduttività è opposto a quello del substrato P, quindi è anche chiamato strato di inversione. Quanto più grande è vGS, tanto più forte è il campo elettrico che agisce sulla superficie del semiconduttore, tanto più elettroni vengono attratti dalla superficie del substrato P, quanto più spesso è il canale conduttivo e tanto minore è la resistenza del canale. La tensione gate-source quando il canale inizia a formarsi è chiamata tensione di accensione, rappresentata da VT.

ILCanale N MOSFETdiscusso sopra non può formare un canale conduttivo quando vGS < VT e il tubo è in uno stato di interruzione. Solo quando vGS≥VT si può formare un canale. Questo tipo diMOSFETche deve formare un canale conduttivo quando vGS≥VT è chiamato modalità di miglioramentoMOSFET. Dopo che il canale è stato formato, viene generata una corrente di drain quando viene applicata una tensione diretta vDS tra drain e source. L'influenza di vDS sull'ID, quando vGS>VT ed è un certo valore, l'influenza della tensione drain-source vDS sul canale conduttivo e sull'ID corrente è simile a quella del transistor ad effetto di campo di giunzione. La caduta di tensione generata dalla corrente di drain ID lungo il canale rende le tensioni tra ciascun punto del canale e il gate non più uguali. La tensione all'estremità vicina alla sorgente è maggiore, dove il canale è più spesso. La tensione all'estremità di drain è la più piccola e il suo valore è VGD=vGS-vDS, quindi qui il canale è il più sottile. Ma quando vDS è piccolo (vDS