Principio de funcionamiento del MOSFET en modo de mejora de canal N

(1) El efecto de control de vGS en ID y canal

① Caso de vGS=0

Se puede ver que hay dos uniones PN consecutivas entre el drenaje d y la fuente s del modo de mejora.MOSFET.

Cuando el voltaje de la puerta-fuente vGS = 0, incluso si se suma el voltaje de la fuente de drenaje vDS, e independientemente de la polaridad de vDS, siempre hay una unión PN en el estado de polarización inversa. No hay ningún canal conductor entre el drenaje y la fuente, por lo que la corriente de drenaje ID≈0 en este momento.

② El caso de vGS>0

Si vGS>0, se genera un campo eléctrico en la capa aislante de SiO2 entre la puerta y el sustrato. La dirección del campo eléctrico es perpendicular al campo eléctrico dirigido desde la puerta al sustrato en la superficie del semiconductor. Este campo eléctrico repele los huecos y atrae electrones. Orificios repelentes: los orificios en el sustrato tipo P cerca de la puerta se repelen, dejando iones aceptores inamovibles (iones negativos) para formar una capa de agotamiento. Atraer electrones: los electrones (portadores minoritarios) en el sustrato tipo P son atraídos hacia la superficie del sustrato.

(2) Formación de canal conductor:

Cuando el valor de vGS es pequeño y la capacidad de atraer electrones no es fuerte, todavía no existe un canal conductor entre el drenaje y la fuente. A medida que aumenta vGS, más electrones son atraídos hacia la capa superficial del sustrato P. Cuando vGS alcanza un cierto valor, estos electrones forman una capa delgada de tipo N en la superficie del sustrato P cerca de la puerta y están conectados a las dos regiones N+, formando un canal conductor de tipo N entre el drenaje y la fuente. Su tipo de conductividad es opuesta a la del sustrato P, por lo que también se le llama capa de inversión. Cuanto mayor es vGS, más fuerte es el campo eléctrico que actúa sobre la superficie del semiconductor, más electrones son atraídos hacia la superficie del sustrato P, más grueso es el canal conductor y menor es la resistencia del canal. El voltaje puerta-fuente cuando el canal comienza a formarse se llama voltaje de encendido, representado por VT.

Elcanal N MOSFETdiscutido anteriormente no puede formar un canal conductor cuando vGS < VT y el tubo está en un estado de corte. Sólo cuando vGS≥VT se puede formar un canal. este tipo deMOSFETque debe formar un canal conductor cuando vGS≥VT se llama modo de mejoraMOSFET. Una vez formado el canal, se genera una corriente de drenaje cuando se aplica un voltaje directo vDS entre el drenaje y la fuente. La influencia de vDS en ID, cuando vGS>VT y tiene un valor determinado, la influencia del voltaje de fuente de drenaje vDS en el canal conductor y la ID de corriente es similar a la del transistor de efecto de campo de unión. La caída de voltaje generada por la corriente de drenaje ID a lo largo del canal hace que los voltajes entre cada punto del canal y la puerta ya no sean iguales. El voltaje en el extremo cercano a la fuente es el mayor, donde el canal es más grueso. El voltaje en el extremo del drenaje es el más pequeño y su valor es VGD = vGS-vDS, por lo que el canal es el más delgado aquí. Pero cuando vDS es pequeño (vDS