1.4.2 绝缘栅型场效应管

　　结构：栅极与源极、栅极与漏极之间均采用SiO₂绝缘层隔离而得名，又称MOS管。

　特点：栅-源间输入电阻高，达10¹⁰ 以上，温度稳定性好、集成工艺简单，广泛用于大规模和超大规模集成电路中。

　分类：增强型管（N沟道和P沟道）和耗尽型管（N沟道和P沟道）。

　增强型管定义：栅-源电压 为零时漏极电流为零。

　耗尽型管定义：栅-源电压 为零时漏极电流不为零。

　　一、N沟道增强型MOS管

　　N沟道增强型MOS管结构示意图和符号如下图所示。在一块掺杂浓度较低的P型硅片（衬底）上扩散两个高掺杂的N^＋区，分别用金属导线引出源极S和漏极D，在两个N^＋区的表面覆盖一层很薄的的SIO₂绝缘层，并在 SIO₂绝缘层的上面制作一个金属电极，称之为栅极G。通常将衬底与源极接在一起使用。栅极和衬底各相当于一个极板，中间是绝缘层，形成电容。当栅-源电压变化时，将改变衬底靠近绝缘层处感应电荷的多少，从而控制漏极电流的大小。

　　★工作原理

=0, >0时，由于SIO2的存在，栅极电流为零。栅极金属层将聚集正电荷，排斥P型衬底靠近SIO2一侧的空穴，使之剩下不能移动的负离子区，形成耗尽层，如右图(a)所示。 增大，一方面耗尽层加宽，另一方面将衬底的自由电子吸引到耗尽层与绝缘层之间，形成一个N型层，称为反型层，如右图（b）所示。

这个反型层构成了漏-源之间的导电沟道。使沟道刚刚形成的栅-源电压称为开启电压 。 愈大，反型层愈厚，导电沟道电阻愈小。

> 时， >0，将产生漏极电流。如右图所示。 较小， 增大使 线性增大，沟道沿源-漏方向逐渐变窄。如图 (a)所示。 增大到使 = 时，沟道在漏极一侧出现夹断点，称为预夹断。如图 （b）所示。 继续增大，夹断区随之延长，如图 （c）所示。 增大部分几乎全部用于克服夹断区对漏极电流的阻力。 不随 的增大而变化，管子进入恒流区， 决定于 。

★特性曲线与电流方程

如下图所示为N沟道增强型MOS管的转移特性曲线和输出特性曲线。

和 的关系为

是 =2 时的 。

二、N沟道耗尽型MOS管

三、P沟道MOS管

四、VMOS管

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