MOSFET工作原理，及其結(jié)構(gòu)和主要參數(shù)詳解
一、什么是MOSFET
金屬-氧化物半導體場效應晶體管，簡稱金氧半場效晶體管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET）是一種可以廣泛使用在模擬電路與數(shù)字電路的場效晶體管（field-effect transistor）。MOSFET依照其“通道”（工作載流子）的極性不同，可分為“N型”與“P型” 的兩種類型，通常又稱為NMOSFET與PMOSFET，其他簡稱尚包括NMOS、PMOS等。
二、MOSFET的工作原理
漏源極間加正電源，柵源極間電壓為零。P基區(qū)與N漂移區(qū)之間形成的PN結(jié)J1反偏，漏源極之間無電流流過。導電：在柵源極間加正電壓UGS，柵極是絕緣的，所以不會有柵極電流流過。但柵極的正電壓會將其下面P區(qū)中的空穴推開，而將P區(qū)中的少子—電子吸引到柵極下面的P區(qū)表面當UGS大于UT（開啟電壓或閾值電壓）時，柵極下P區(qū)表面的電子濃度將超過空穴濃度，使P型半導體反型成N型而成為反型層，該反型層形成N溝道而使PN結(jié)J1消失，漏極和源極導電。功率MOSFET的基本特性靜態(tài)特性：
漏極電流ID和柵源間電壓UGS的關(guān)系稱為MOSFET的轉(zhuǎn)移特性，ID較大時，ID與UGS的關(guān)系近似線性，曲線的斜率定義為跨導Gfs。
MOSFET的漏極伏安特性（輸出特性）：截止區(qū)（對應于GTR的截止區(qū)）；飽和區(qū)（對應于GTR的放大區(qū)）；非飽和區(qū)（對應于GTR的飽和區(qū)）。電力 MOSFET工作在開關(guān)狀態(tài)，即在截止區(qū)和非飽和區(qū)之間來回轉(zhuǎn)換。電力MOSFET漏源極之間有寄生二極管，漏源極間加反向電壓時器件導通。電力 MOSFET的通態(tài)電阻具有正溫度系數(shù)，對器件并聯(lián)時的均流有利。動態(tài)特性：
其測試電路和開關(guān)過程波形如下圖所示。
三、MOSFET的結(jié)構(gòu)
一個NMOS晶體管的立體截面圖左圖是一個N型 MOSFET（以下簡稱NMOS）的截面圖。如前所述，MOSFET的核心是位于中央的MOS電容，而左右兩側(cè)則是它的源極與漏極。源極與漏極的特性必須同為N型（即NMOS）或是同為P型（即PMOS）。右圖NMOS的源極與漏極上標示的“N+”代表著兩個意義：⑴N代表摻雜（doped）在源極與漏極區(qū)域的雜質(zhì)極性為N；⑵“+”代表這個區(qū)域為高摻雜濃度區(qū)域（heavily doped region），也就是此區(qū)的電子濃度遠高于其他區(qū)域。在源極與漏極之間被一個極性相反的區(qū)域隔開，也就是所謂的基極（或稱基體）區(qū)域。如果是NMOS，那么其基體區(qū)的摻雜就是P型。反之對PMOS而言，基體應該是N型，而源極與漏極則為P型（而且是重（讀作zhong）摻雜的P+）?；w的摻雜濃度不需要如源極或漏極那么高，故在右圖中沒有“+”。
對這個NMOS而言，真正用來作為通道、讓載流子通過的只有MOS電容正下方半導體的表面區(qū)域。當一個正電壓施加在柵極上，帶負電的電子就會被吸引至表面，形成通道，讓N型半導體的多數(shù)載流子—電子可以從源極流向漏極。如果這個電壓被移除，或是放上一個負電壓，那么通道就無法形成，載流子也無法在源極與漏極之間流動。
假設操作的對象換成PMOS，那么源極與漏極為P型、基體則是N型。在PMOS的柵極上施加負電壓，則半導體上的空穴會被吸引到表面形成通道，半導體的多數(shù)載流子—空穴則可以從源極流向漏極。假設這個負電壓被移除，或是加上正電壓，那么通道無法形成，一樣無法讓載流子在源極和漏極間流動。
特別要說明的是，源極在MOSFET里的意思是“提供多數(shù)載流子的來源”。對NMOS而言，多數(shù)載流子是電子；對PMOS而言，多數(shù)載流子是空穴。相對的，漏極就是接受多數(shù)載流子的端點。
四、MOSFET的主要參數(shù)
場效應管的參數(shù)很多，包括直流參數(shù)、交流參數(shù)和極限參數(shù)，但一般使用時關(guān)注以下主要參數(shù)：
1、IDSS—飽和漏源電流。是指結(jié)型或耗盡型絕緣柵場效應管中，柵極電壓UGS=0時的漏源電流。
2、UP—夾斷電壓。是指結(jié)型或耗盡型絕緣柵場效應管中，使漏源間剛截止時的柵極電壓。
3、UT—開啟電壓。是指增強型絕緣柵場效管中，使漏源間剛導通時的柵極電壓。
4、gM—跨導。是表示柵源電壓UGS—對漏極電流ID的控制能力，即漏極電流ID變化量與柵源電壓UGS變化量的比值。gM是衡量場效應管放大能力的重要參數(shù)。
5、BUDS—漏源擊穿電壓。是指柵源電壓UGS一定時，場效應管正常工作所能承受的最大漏源電壓。這是一項極限參數(shù)，加在場效應管上的工作電壓必須小于BUDS。
6、PDSM—最大耗散功率。也是一項極限參數(shù)，是指場效應管性能不變壞時所允許的最大漏源耗散功率。使用時，場效應管實際功耗應小于PDSM并留有一定余量。
7、IDSM—最大漏源電流。是一項極限參數(shù)，是指場效應管正常工作時，漏源間所允許通過的最大電流。場效應管的工作電流不應超過IDSM。
聲明：本網(wǎng)站原創(chuàng)內(nèi)容，如需轉(zhuǎn)載，請注明出處；本網(wǎng)站轉(zhuǎn)載的內(nèi)容（文章、圖片、視頻）等資料版權(quán)歸原網(wǎng)站所有。如我們采用了您不宜公開的文章或圖片，未能及時和您確認，避免給雙方造成不必要的經(jīng)濟損失，請電郵聯(lián)系我們，以便迅速采取適當處理措施；郵箱：limeijun@yushin88.com
網(wǎng)站首頁可控硅集成電路MOS管產(chǎn)品中心生產(chǎn)實力技術(shù)支持新聞資訊關(guān)于宇芯聯(lián)系我們
掃二維碼進入手機網(wǎng)站 
掃二維碼進入微信 
