N-kanavan parannustilan toimintaperiaate MOSFET

(1) vGS:n ohjausvaikutus ID:hen ja kanavaan

① Tapaus vGS=0

Voidaan nähdä, että parannustilan nielun d ja lähteen s välillä on kaksi peräkkäistä PN-liitosta.MOSFET.

Kun hilalähdejännite vGS = 0, vaikka nielulähdejännite vDS lisättäisiin, ja riippumatta vDS:n napaisuudesta, on aina PN-liitos käänteisessä biasoidussa tilassa. Nielun ja lähteen välillä ei ole johtavaa kanavaa, joten nieluvirta ID≈0 tällä hetkellä.

② Tapaus vGS>0

Jos vGS>0, syntyy sähkökenttä hilan ja alustan väliseen SiO2-eristyskerrokseen. Sähkökentän suunta on kohtisuorassa hilasta puolijohteen pinnalla olevaan substraattiin suuntautuvaan sähkökenttään. Tämä sähkökenttä hylkii reikiä ja houkuttelee elektroneja. Hylkivät reiät: P-tyypin substraatin reiät lähellä porttia hylkivät, jolloin liikkumattomat akseptori-ionit (negatiiviset ionit) muodostavat tyhjennyskerroksen. Houkuttele elektroneja: P-tyypin substraatissa olevat elektronit (vähemmistökantajat) vetäytyvät substraatin pintaan.

(2) Johtavan kanavan muodostuminen:

Kun vGS-arvo on pieni ja kyky houkutella elektroneja ei ole vahva, nielun ja lähteen välillä ei silti ole johtavaa kanavaa. Kun vGS kasvaa, enemmän elektroneja vetää P-substraatin pintakerrokseen. Kun vGS saavuttaa tietyn arvon, nämä elektronit muodostavat N-tyypin ohuen kerroksen P-substraatin pinnalle lähellä porttia ja ovat yhteydessä kahteen N+-alueeseen muodostaen N-tyypin johtavan kanavan nielun ja lähteen väliin. Sen johtavuustyyppi on päinvastainen kuin P-substraatilla, joten sitä kutsutaan myös inversiokerrokseksi. Mitä suurempi vGS on, sitä voimakkaampi puolijohteen pintaan vaikuttava sähkökenttä on, mitä enemmän elektroneja vetää P-substraatin pintaan, sitä paksumpi johtava kanava on ja mitä pienempi kanavan resistanssi on. Hilalähteen jännitettä, kun kanava alkaa muodostua, kutsutaan käynnistysjännitteeksi, jota edustaa VT.

TheN-kanava MOSFETedellä käsitelty ei voi muodostaa johtavaa kanavaa, kun vGS < VT ja putki on katkaisutilassa. Vain kun vGS≥VT voidaan muodostaa kanava. TällainenMOSFETjoiden on muodostettava johtava kanava, kun vGS≥VT:tä kutsutaan tehostustilaksiMOSFET. Kanavan muodostamisen jälkeen syntyy nieluvirta, kun nielun ja lähteen väliin syötetään myötäjännite vDS. vDS:n vaikutus ID:hen, kun vGS>VT ja on tietty arvo, nielulähdejännitteen vDS vaikutus johtavaan kanavaan ja virran ID:hen on samanlainen kuin liitoskenttätransistorin. Kanavan nieluvirran ID synnyttämä jännitehäviö tekee kanavan kunkin pisteen ja hilan välisistä jännitteistä poikkeavia. Jännite lähteen lähellä olevassa päässä on suurin, missä kanava on paksuin. Jännite nielupäässä on pienin ja sen arvo on VGD=vGS-vDS, joten kanava on tässä ohuin. Mutta kun vDS on pieni (vDS