MOS場效應半導體三極管解析

雙極性三極管是電流控制器件，其輸入電阻不夠高，在許多場合下不能滿足人們的要求，經過不斷的探索和實踐，人們研制出一種仍具有PN結，但工作機理全然不同的新型半導體器件--場效應管(FET)。場效應三極管用電場效應來控制電流，故此命名，它的特點是輸入阻抗高、噪音低、熱穩定性好且抗幅射能力強，在工藝上便于集成，因此得到廣泛的應用根據結構和原理的不同，場效應三極管可分為以下兩大類。

① 結型場效應三極管(JFET) 

② 絕緣柵型場效應三極管(MOS管)

結型場效應管（JFET）

以N溝道結型場效應管為例，以一塊N型(多子為電子)半導體作基片，在它的兩側各光刻出一塊區域，進行高濃度P+擴散(三價的硼)，在兩側形成兩個PN 結。兩個P+區的引出線連在一起，作為一個電極，稱之為柵極G。在N型半導體的兩端引出兩個電極，分別叫源極S和漏極D。3個電極G、S、D的作用，可以近似地認為分別相當于半導體三極管的基極B、射極E和集電極C。

兩個PN結之間的區域，稱為導電溝道，當在漏極和源極間加上電壓，這個區域就是載流子流過的渠道，也就是電流的通道。由于這里的導電通道是N型半導體，所以這種管子叫N溝道結型場效應管，它的代表符號如圖所示。箭頭的方向，表示柵源極間PN結處于正偏時柵極電流的方向。P溝道結型場效應管除偏置電壓的極性和載流子的類型與N溝道結型場效應管不同外，其工作原理完全相同。

絕緣柵型場效應管（MOS管）

絕緣柵型場效應管中，目前常用的是以二氧化硅SiO2作為金屬鋁柵極和半導體之間的絕緣層，簡稱MOS管。它有N溝道和P溝道兩類，而每一類又分增強型和耗盡型兩種。所謂增強型就是UGS=0時，漏源之間沒有導電溝道，即使在漏源之間加上一定范圍內的電壓，也沒有漏極電流；反之，在UGS=0時，漏源之間存在有導電溝道的稱為耗盡型。 

如圖是N溝道增強型MOS管的結構圖：一塊雜質濃度較低的P型硅片作為襯底B，在其中擴散兩個N+區作為電極，分別稱為源極S和漏極D。半導體表面覆蓋一層很薄的二氧化硅(SiO2)絕緣層，在漏源極間的絕緣層上再制造一層金屬鋁，稱為柵極G。這就構成了一個N溝道增強型MOS管。顯然它的柵極與其它電極間是絕緣的。

溝道增強型MOS管結構圖

MOS管的源極和襯底通常是接在一起的(大多數管子在出廠前已連接好)， N溝道增強型MOS管在UGS＜UT (開啟電壓)時，導電溝道不能形成，ID=0，這時管子處于截止狀態；當UGS=UT時，導電溝道開始形成，此時若在漏源極間加正向電壓UDD，就會有漏極電流ID產生，管子開始導通；UGS>UT時，隨著UGS的增大，導電溝道逐漸變寬，溝道電阻漸小，漏極電流ID漸大。這種漏極電流ID隨柵極電位UGS的變化而變化的關系，稱為MOS管的壓控特性。

顯然，MOS管是一種受電壓控制的電流放大部件

。 

3. MOS管使用注意事項

(1) MOS在不使用時柵極不能懸空，務必將各電極短接！

(2)焊接MOS管時，電烙鐵的外殼應良好接地，或斷電后再焊。

(3)有些MOS管將襯底引出，有4個引腳，這種管子漏極和源極可以互換使用；有些在出廠時已將源極和襯底相連，只引出3個引腳，這種管子漏、源極不能對調使用。

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