Načelo delovanja N-kanalnega načina izboljšave MOSFET

(1) Nadzorni učinek vGS na ID in kanal

① Primer vGS=0

Vidimo lahko, da obstajata dva zaporedna PN spoja med odtokom d in izvorom s načina izboljšaveMOSFET.

Ko je napetost vhod-izvor vGS=0, tudi če je dodana napetost odvod-izvor vDS in ne glede na polarnost vDS, vedno obstaja PN spoj v reverzno pristranskem stanju. Med odvodom in izvorom ni prevodnega kanala, zato je odvodni tok ID≈0 v tem trenutku.

② Primer vGS>0

Če je vGS>0, se v izolacijski plasti SiO2 med vrati in substratom ustvari električno polje. Smer električnega polja je pravokotna na električno polje, usmerjeno od vrat do podlage na površini polprevodnika. To električno polje odbija luknje in privlači elektrone. Odbijanje lukenj: Luknje v substratu tipa P blizu vrat se odbijajo, pri čemer ostanejo nepremični akceptorski ioni (negativni ioni), da tvorijo osiromašeno plast. Privabljanje elektronov: Elektrone (manjšinske nosilce) v substratu tipa P privlači površina substrata.

(2) Oblikovanje prevodnega kanala:

Ko je vrednost vGS majhna in sposobnost privabljanja elektronov ni močna, med odtokom in izvorom še vedno ni prevodnega kanala. Ko se vGS poveča, več elektronov pritegne površinska plast substrata P. Ko vGS doseže določeno vrednost, ti elektroni tvorijo tanko plast tipa N na površini substrata P blizu vrat in so povezani z dvema regijama N+ ter tvorijo prevodni kanal tipa N med odtokom in virom. Njegova vrsta prevodnosti je nasprotna prevodnosti substrata P, zato se imenuje tudi inverzijska plast. Večji ko je vGS, močnejše je električno polje, ki deluje na površino polprevodnika, več elektronov privlači površina substrata P, debelejši je prevodni kanal in manjši je upor kanala. Napetost vrat-izvor, ko se kanal začne oblikovati, se imenuje vklopna napetost, ki jo predstavlja VT.

TheN-kanal MOSFETopisano zgoraj, ne more tvoriti prevodnega kanala, ko je vGS < VT, in je cev v odrezanem stanju. Kanal se lahko oblikuje le, če je vGS≥VT. Ta vrstaMOSFETki mora tvoriti prevodni kanal, ko se vGS≥VT imenuje način izboljšaveMOSFET. Ko je kanal oblikovan, se ustvari odvodni tok, ko se med odvodom in virom uporabi napetost vDS. Vpliv vDS na ID, ko je vGS>VT in je določena vrednost, je vpliv napetosti odtok-izvor vDS na prevodni kanal in ID toka podoben kot pri tranzistorju z učinkom polja. Zaradi padca napetosti, ki ga ustvari ID odtočnega toka vzdolž kanala, napetosti med vsako točko v kanalu in vrati niso več enake. Napetost na koncu blizu izvora je največja, kjer je kanal najdebelejši. Napetost na koncu odtoka je najmanjša, njena vrednost pa je VGD=vGS-vDS, zato je tu kanal najtanjši. Ko pa je vDS majhen (vDS