N kanalo tobulinimo režimo MOSFET – Olukey veikimo principas

(1) vGS valdymo poveikis ID ir kanalui

① Atvejis, kai vGS=0

Galima pastebėti, kad tarp išleidimo d ir patobulinimo režimo šaltinio yra dvi PN jungtys.MOSFET.

Kai vartų šaltinio įtampa vGS = 0, net jei pridedama nutekėjimo šaltinio įtampa vDS, ir neatsižvelgiant į vDS poliškumą, atvirkštinio poslinkio būsenoje visada yra PN sandūra. Tarp kanalizacijos ir šaltinio nėra laidžio kanalo, todėl šiuo metu nutekėjimo srovė ID≈0.

② Atvejis, kai vGS>0

Jei vGS>0, SiO2 izoliaciniame sluoksnyje tarp vartų ir pagrindo susidaro elektrinis laukas. Elektrinio lauko kryptis statmena elektriniam laukui, nukreiptam nuo vartų į substratą puslaidininkio paviršiuje. Šis elektrinis laukas atstumia skyles ir pritraukia elektronus. Atstumiamos skylės: P tipo substrato prie vartų esančios skylės yra atstumiamos, paliekant nejudančius akceptoriaus jonus (neigiamus jonus), kad susidarytų išsekimo sluoksnis. Pritraukti elektronus: P tipo substrate esantys elektronai (mažumos nešikliai) pritraukiami prie substrato paviršiaus.

(2) Laidžio kanalo susidarymas:

Kai vGS vertė yra maža, o gebėjimas pritraukti elektronus nėra stiprus, tarp nutekėjimo ir šaltinio vis tiek nėra laidžio kanalo. Didėjant vGS, į P substrato paviršinį sluoksnį pritraukiama daugiau elektronų. Kai vGS pasiekia tam tikrą vertę, šie elektronai sudaro N tipo ploną sluoksnį P substrato paviršiuje šalia vartų ir yra sujungti su dviem N+ sritimis, sudarydami N tipo laidų kanalą tarp nutekėjimo ir šaltinio. Jo laidumo tipas yra priešingas P substrato laidumui, todėl jis taip pat vadinamas inversiniu sluoksniu. Kuo didesnis vGS, tuo stipresnis puslaidininkio paviršių veikiantis elektrinis laukas, tuo daugiau elektronų pritraukiama į P substrato paviršių, tuo laidus kanalas storesnis ir kanalo varža mažesnė. Vartų šaltinio įtampa, kai kanalas pradeda formuotis, vadinama įjungimo įtampa, pavaizduota VT.

TheN kanalas MOSFETaukščiau aptartas, negali sudaryti laidžiojo kanalo, kai vGS < VT, o vamzdis yra atjungimo būsenoje. Kanalas gali būti suformuotas tik tada, kai vGS≥VT. Tokio pobūdžioMOSFETkuris turi sudaryti laidų kanalą, kai vGS≥VT vadinamas patobulinimo režimuMOSFET. Suformavus kanalą, tarp kanalizacijos ir šaltinio įjungiama tiesioginė įtampa vDS. VDS įtaka ID, kai vGS>VT ir yra tam tikra reikšmė, nutekėjimo šaltinio įtampos vDS įtaka laidžiajam kanalui ir srovės ID yra panaši į sankryžos lauko efekto tranzistoriaus. Dėl įtampos kritimo, kurį generuoja nutekėjimo srovės ID palei kanalą, įtampa tarp kiekvieno kanalo taško ir užtvaro tampa nevienoda. Įtampa ties šaltinio gale yra didžiausia, kur kanalas storiausias. Įtampa drenažo gale yra mažiausia, o jos reikšmė VGD=vGS-vDS, todėl čia kanalas yra ploniausias. Bet kai vDS yra mažas (vDS