mos 控制交流_功率半导体器件之MOS晶体管

MOS晶体管

MOS晶体管的全称是MOS型场效应晶体管，简称MOS管。其中MOS的全称是Matel Oxide Semiconductor，即金属氧化物半导体。晶体管结构简单，几何尺寸小，输入阻抗高，功耗低，性能稳定，集成方便。

MOS管的结构

横向通道NMOS例如，管道的结构如下图所示。P型半导体表面有一层薄膜氧化膜，氧化膜上有另一层金属膜。在这层金属膜上施加正电压。进一步添加两个n 区域分别作为源区和漏区。这样，我们就有了以下示意图。

MOS管道一般有三个层次，即Source源极，Drain漏级和Gate栅极。

如果P沟同时在同一个N型衬底上制作MOS管和N沟道MOS管(N沟道MOS制作在P陷阱内)，构成CMOS。

MOS管分类

MOS根据沟通中载流子的类型，管道分为N沟MOS晶体管和P沟MOS晶体管MOS晶体管衬底为P型，源漏为重掺杂N=，载流子为电子；P沟MOS晶体管衬底N型，源漏重掺杂P ,通道中的载流子是空穴。正常情况下，只有一种载流子在工作，引出单极晶体管。

根据工作模式，分为增强晶体管和耗尽晶体管。增强晶体管是指零格栅压力下无泄漏导电通道，需要施加一定的格栅压力，即通过增强引导；耗尽晶体管是指泄漏源之间的导电通道，即使在零格栅压力下。为了使设备停止，必须施加格栅压力来耗尽通道。

根据功率分为小信号管和功率管。小信号管一般是指耗尽的场效应管，主要用于控制信号电路；功率管一般是指增强的场效应管，只要在电源开关电路、驱动电路等。

MOSFET的特征

双边对称。电源和泄漏可以相互交换。与双极晶体管明显不同，对于双极晶体管，如果交换发射极和集电极，晶体管的增益将显著降低。

单极性。在MOS晶体管中只有一种载流子参与导电，与双极晶体管明显不同。在双极晶体管中，一种载流子显然在导电中起着主要作用，但同时， 另一种载流子在导电中也起着重要作用。

高输入阻抗。由于网格氧化层的影响，网格与其他端点之间没有直流通道，因此输入阻抗非常高，主要是电容性的。MOSFET直流输入阻抗可大于1014欧元。

电压控制。MOSFET是一种电压控制器件。而且是一种输入功率非常低的器件。一个MOS晶体管可以驱动许多类似它的晶体管MOS晶体管；也就是说，它具有较高的扇出能力。

自隔离。由MOS晶体管构成的集成电路可以达到很高的集成密度，因为 MOS晶体管可以自动隔离。MOS由于背靠背二极管的作用，晶体管的泄漏自然与其他晶体管的泄漏或源隔离。这节省了双极过程中深度和宽度的隔离和扩散。

MOS管的IV cure

MOS管的IV Curve如下图所示：

主要分为线性区、饱和区、截止区和击穿区四个区域。

固定的线性区Vgs(>Vth),当泄漏压力非常小时时，泄漏电流Ids随着泄漏压力的增加，线性增加。但随着泄漏压力的增加，泄漏电流的增加速度一直在下降，直到Ids达到一定的区，MOS它表现出类似于电阻的特性，并随着格栅压力的变化而变化，即随着格栅压力的增加，沟电阻降低。该区域也称为可调电阻区。

饱和区将电压连接到接电压Vds,然后，沟区的电位逐渐从靠近源端的零电位上升到靠近电位Vds。栅极的电位是恒定的，所以在不同的位置，从源极到泄漏极之间的电位差是不同的，所以不同位置的表面电场是不同的。因此，随着电位差从源到漏从多到少，沟中积累的可移动载流子也从厚到薄，沟的导电性下降，漏源输出电流随之下降Vds上升的速度降下来，故Ids曲线逐渐趋于平缓。当Vds进一步增加：Vds＞Vgs-Vt，泄漏端的沟道消失，即泄漏端的沟道被夹住，成为泄漏源之间电流通道中最大的区域。在夹断后Vds持续增长集中在降落夹断区，所以尽管Vds增加后，沟两端的电压降仍在增加Vgs-Vt不变。这使得通过沟漂移进度夹断区的电子流基本不跟随Vds随着增加而改变，Ids所以曲线几乎变成了直线。

如果击穿区，饱和区之后Vds晶体管进入击穿区，Ids随Vds快速增加，直到漏衬PN结击穿，这是由于漏端高电场引起的。

截止区，在该区域，Vgs＜Vth,因此，泄漏之间没有导电沟，即Ids=0。但事实上，泄漏电流不是0，而是根据指数的规律， 通常称为弱反电流或亚域电流。弱反型时，P硅型表面为N型，但这种反型很弱，表面电子浓度低于体内空穴。亚域值电流主要是由载流子扩散引起的，因为沿沟产生的电场浓度较低。

用万用表判断MOS管脚定义器件

1. 判断结型场效应管

我们用栅极的判断 N 以沟通为例，大家都知道结型场效应管在VGS如果两者之间没有反向电压， DS两者之间是导通的(沟通是基于 N 型半导体为导电沟），具有一定的电阻值，因此我们使用万用表欧姆档测量结型场效应管的两个端子，其中一组两者之间的电阻值基本确定。这样本上可以判断结型场效应管 DS端。另一端是G 栅极。

如果 DS 电阻误差大，不太确定，另一种方法是确定结型场效应管的栅极 G,我们利用结型场效应管 PN 结。众所周知，结型场

效应管在 PN 在结反向电压下，控制沟的电流。 N 以沟通为例，导电沟是 N 型半导体，即导电沟的两端 DS端，P 型半导体是栅极 G，因此，我们可以通过测量数字万用表的二极管齿轮和任何两个端子来找到其中一个

两个端子之间有一个端子 PN 结效应，所以这个端子是 G 栅极。

2.判断增强型场效应管

这给大家讲一个基础知识，就是绝缘栅增强型管的分立结构大多有一个体二极管。集成电路内部 MOS 由于生产工艺，管道中没有体二极管。个体二极管可作为快速恢复整流二极管，个体二极管为稳压二极管，如 IRF540，起到保护作用。我们使用这种个体二极管，它与栅极和导电沟相互绝缘。用数字万用表的二极管齿轮测量任何两个端子PN 结果是 DS另一个端子是栅极 G。

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