Principi de funcionament del mode de millora del canal N MOSFET

(1) L'efecte de control de vGS sobre ID i canal

① Cas de vGS=0

Es pot veure que hi ha dues unions PN adossades entre el drenatge d i la font s del mode de millora.MOSFET.

Quan la tensió de la font de la porta vGS = 0, fins i tot si s'afegeix la tensió de la font de drenatge vDS, i independentment de la polaritat de vDS, sempre hi ha una unió PN en estat polaritzat invers. No hi ha cap canal conductor entre el drenatge i la font, de manera que el corrent de drenatge ID ≈0 en aquest moment.

② El cas de vGS>0

Si vGS>0, es genera un camp elèctric a la capa aïllant de SiO2 entre la porta i el substrat. La direcció del camp elèctric és perpendicular al camp elèctric dirigit des de la porta fins al substrat a la superfície del semiconductor. Aquest camp elèctric repel·leix els forats i atreu electrons. Forats repel·lents: els forats del substrat tipus P a prop de la porta es repel·leixen, deixant els ions acceptors immòbils (ions negatius) per formar una capa d'esgotament. Atreu electrons: els electrons (portadors minoritaris) del substrat de tipus P són atrets per la superfície del substrat.

(2) Formació del canal conductor:

Quan el valor vGS és petit i la capacitat d'atreure electrons no és forta, encara no hi ha cap canal conductor entre el drenatge i la font. A mesura que augmenta vGS, més electrons són atrets a la capa superficial del substrat P. Quan vGS arriba a un cert valor, aquests electrons formen una capa fina de tipus N a la superfície del substrat P prop de la porta i es connecten a les dues regions N +, formant un canal conductor de tipus N entre el drenatge i la font. El seu tipus de conductivitat és oposat al del substrat P, per la qual cosa també s'anomena capa d'inversió. Com més gran és el vGS, més fort és el camp elèctric que actua sobre la superfície del semiconductor, més electrons s'atreuen a la superfície del substrat P, més gruixut és el canal conductor i menor és la resistència del canal. La tensió porta-font quan el canal comença a formar-se s'anomena tensió d'encesa, representada per VT.

ElCanal N MOSFETcomentat anteriorment no pot formar un canal conductor quan vGS < VT i el tub està en estat de tall. Només quan vGS≥VT es pot formar un canal. Aquest tipus deMOSFETque ha de formar un canal conductor quan vGS≥VT s'anomena mode de milloraMOSFET. Després de formar el canal, es genera un corrent de drenatge quan s'aplica una tensió directa vDS entre el drenatge i la font. La influència de vDS en l'ID, quan vGS>VT i és un valor determinat, la influència de la tensió de la font de drenatge vDS en el canal conductor i l'ID de corrent és similar a la del transistor d'efecte de camp d'unió. La caiguda de tensió generada per l'ID de corrent de drenatge al llarg del canal fa que les tensions entre cada punt del canal i la porta ja no siguin iguals. La tensió a l'extrem proper a la font és la més gran, on el canal és més gruixut. La tensió a l'extrem del drenatge és la més petita i el seu valor és VGD=vGS-vDS, de manera que el canal és el més prim aquí. Però quan vDS és petit (vDS