高效保養(yǎng)指南：第191期機(jī)電工程設(shè)備維護(hù)與N溝道增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管介紹

介紹一種特殊的場(chǎng)效應(yīng)晶體管：N溝道增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管。本文將詳細(xì)解釋其結(jié)構(gòu)和工作原理。

圖1展示了這種場(chǎng)效應(yīng)晶體管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。它由一塊摻雜濃度較低的P型硅片構(gòu)成，這塊硅片被稱(chēng)為襯底。在這塊襯底的表面，有兩個(gè)高摻雜濃度的N+區(qū)被擴(kuò)散形成，并且在其表面覆蓋了一層薄薄的二氧化硅絕緣層。在這層絕緣層的表面上，以及兩個(gè)N+區(qū)的表面，分別放置了三個(gè)電極：柵極G、源極S和漏極D。

從圖中可以看出，柵極與其它各電極及硅片之間是絕緣的，因此這種晶體管被稱(chēng)為“絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管”或金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管，簡(jiǎn)稱(chēng)MOS場(chǎng)效應(yīng)管或MOS晶體管。由于柵極是絕緣的，柵極電流幾乎為零，柵源電阻（輸入電阻）Rgs非常高，可達(dá)104歐姆，比結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的柵源電阻高出許多。

在圖中的N+型漏區(qū)和N+型源區(qū)之間，被P型襯底隔開(kāi)，使得漏極和源極之間像是兩個(gè)背靠背的PN結(jié)。當(dāng)沒(méi)有施加電壓時(shí)，不管是在漏極和源極之間加上什么極性的電壓，總有一個(gè)PN結(jié)是反向偏置的，其電阻很大，因此不會(huì)產(chǎn)生漏極電流Id，即沒(méi)有原始導(dǎo)通溝道。

如果在柵極和源極之間施加正向電壓Vgs，情況就會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)Vgs作用時(shí)，會(huì)在襯底表面產(chǎn)生一個(gè)垂直的電場(chǎng)。由于二氧化硅絕緣層很薄，即使是很小的Vgs（只有幾伏），也能產(chǎn)生很強(qiáng)的電場(chǎng)強(qiáng)度（可達(dá)105～106伏/厘米）。在這種強(qiáng)電場(chǎng)的作用下，P型硅襯底中的電子被吸引到表面層，填補(bǔ)空穴形成耗盡層。如果繼續(xù)增加Vgs的值，表面層的電子數(shù)量更多，將會(huì)在表面形成一個(gè)N型的層，這個(gè)層被稱(chēng)為“反型層”。它就是連接源區(qū)和漏區(qū)的N型導(dǎo)電溝道。當(dāng)Vgs越正時(shí)，導(dǎo)通溝道就越厚。一旦形成了導(dǎo)電溝道，在漏極電源Ed的作用下，就會(huì)產(chǎn)生漏極電流Id，使得晶體管導(dǎo)通。

通過(guò)這種結(jié)構(gòu)和工作原理，N溝道增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管能夠在微小的電壓變化下實(shí)現(xiàn)高效的電流控制，是現(xiàn)代電子設(shè)備中不可或缺的組件之一。

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(責(zé)任編輯：佚名)