MOS管工作原理
一、MOS管的工作原理--MOS管簡(jiǎn)介
MOS管，即集成電路中的絕緣場(chǎng)效應(yīng)管。 MOS的英文全稱是Metal-Oxide-Semiconductor，即金屬氧化物半導(dǎo)體。準(zhǔn)確地說，這個(gè)名稱描述了集成電路中MOS管的結(jié)構(gòu)，即：具有一定結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，加上二氧化硅和金屬，形成一個(gè)柵極。 MOS管的源漏是可以倒置的，都是形成在P型背柵中的N型區(qū)。大多數(shù)情況下，兩個(gè)區(qū)域是相同的，即使兩端接反，器件的性能也不會(huì)受到影響。這種裝置被認(rèn)為是對(duì)稱的。
二、MOS管的工作原理--MOS管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
MOS管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示；導(dǎo)通時(shí)，只有一種極性的載流子（多個(gè)）參與導(dǎo)通，為單極晶體管。導(dǎo)通機(jī)制與小功率MOS管相同，但結(jié)構(gòu)上有較大差異。低功率 MOS 晶體管是橫向?qū)щ娖骷?。大多?shù)功率MOSFET采用垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，也稱為VMOSFET，大大提高了MOSFET器件的耐壓和耐流能力。能力。
Mos管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
它的主要特點(diǎn)是在金屬柵極和溝道之間有一層二氧化硅絕緣層，因此具有非常高的輸入電阻。當(dāng)管子導(dǎo)通時(shí)，在兩個(gè)高濃度n擴(kuò)散區(qū)形成n型導(dǎo)電溝道。 n溝道增強(qiáng)型MOS管必須在柵極上正向偏置，只有當(dāng)柵源電壓大于閾值電壓時(shí)，導(dǎo)電溝道才會(huì)產(chǎn)生n溝道MOS管。 n溝道耗盡型MOS管是指在不施加?xùn)艠O電壓（柵源電壓為零）時(shí)具有導(dǎo)電溝道的n溝道MOS管。
三、MOS管的工作原理--MOS管的特點(diǎn)
3.1 MOS管輸入輸出特性
對(duì)于共源極連接的電路，源極和襯底之間被二氧化硅絕緣層隔開，因此柵極電流為零。
MOS管特性
圖（a）為共源連接電路，右圖為輸出特性曲線。
當(dāng) VGS
MOS管特性
3.2 MOS管導(dǎo)通特性
MOS管作為開關(guān)元件，也有兩種工作狀態(tài)：關(guān)斷或?qū)āＳ捎贛OS管是電壓控制元件，其工作狀態(tài)主要由柵源電壓uGS決定。下面以NMOS管為例介紹其特點(diǎn)。
MOS管特性
圖(a)是由NMOS增強(qiáng)型晶體管組成的開關(guān)電路。
NMOS的特性，Vgs大于一定值就會(huì)導(dǎo)通，適用于源極接地（低端驅(qū)動(dòng)）的情況，只要柵極電壓達(dá)到4V或10V即可。
PMOS的特性，Vgs小于一定值就會(huì)導(dǎo)通，適用于源極接VCC（驅(qū)動(dòng)）的情況。然而，雖然PMOS可以方便地用作高邊驅(qū)動(dòng)器，但由于導(dǎo)通電阻大、價(jià)格高、替代品種類少，NMOS通常用于高邊驅(qū)動(dòng)器。
4、MOS管工作原理
MOS管（帶N溝道增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)管）的工作原理是利用VGS控制“感應(yīng)電荷"的數(shù)量來改變這些“感應(yīng)電荷"形成的導(dǎo)電溝道的狀態(tài)，進(jìn)而控制泄漏電流的目的。在制造管子時(shí)，大量的正離子通過這個(gè)過程出現(xiàn)在絕緣層中，因此在界面的另一側(cè)可以感應(yīng)出更多的負(fù)電荷。這些負(fù)電荷連接高磁導(dǎo)率雜質(zhì)的N區(qū)，形成導(dǎo)電溝道，因此，即使VGS=0，也有較大的漏電流ID。當(dāng)柵極電壓變化時(shí)，溝道中感應(yīng)的電荷量也發(fā)生變化，導(dǎo)電溝道的寬度也隨之變化，因此漏極電流 ID 隨柵極電壓的變化而變化。
MOS管的工作原理
知識(shí)延伸
MOS管分類
根據(jù)溝道材料類型和絕緣柵類型，有N溝道和P溝道兩種；按導(dǎo)通方式：MOS管分為耗盡型和增強(qiáng)型，所以MOS場(chǎng)效應(yīng)管又分為N溝道耗盡型和增強(qiáng)型。類型; P溝耗盡型和增強(qiáng)型四類。 MOS管的分類 MOS管的分類
MOS管應(yīng)用
MOS管最顯著的特點(diǎn)是其良好的開關(guān)特性，因此廣泛應(yīng)用于需要電子開關(guān)的電路中，如開關(guān)電源和電機(jī)驅(qū)動(dòng)，以及照明調(diào)光。而且，由MOS管組成的CMOS傳感器為相機(jī)提供了越來越高的畫質(zhì)，讓更多的“攝影師"成為現(xiàn)實(shí)。 MOS管應(yīng)用
MOS管工作原理—參考資料
1. MOS管反激分析的開關(guān)損耗
描述：用反激法分析MOS管的開關(guān)損耗
2、MOSFET的工作原理
描述：功率MOSFET的結(jié)構(gòu)和工作原理
3、MOS和三極管作為開關(guān)使用時(shí)的區(qū)別
說明：MOS管和三極管作為開關(guān)使用時(shí)的區(qū)別
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