场效应管(Field Effect Transtitor, FET)按结构可分为两类
一、结型场效应管(Junction FET, JFET)
二、金属-氧化物-半导体场效应管(Metal-Oxide-Semiconductor FET, MOSFET)
根据导电载流子的带电特性分类
1、N(电子型)沟道MOSFET
根据导电沟道形成机理分类
1)增强型(简称E,enhance型),即E型NMOS管
2)耗尽型(简称D,depleted型),即D型NMOS管
2、P(空穴型)沟道MOSFET
根据导电沟道形成机理分类
1)增强型(简称E,enhance型),即E型PMOS管
2)耗尽型(简称D,depleted型),即D型PMOS管
一、MOS管结构
本文以E型NMOS管为例,其结构如图(a)所示。
E型NMOS管以一块掺杂浓度较低、电阻率较高的P型硅半导体薄片作为衬底。利用扩散的方法在P型硅中形成两个高掺杂的区。然后再P型硅表面生长一层很薄的二氧化硅绝缘层(就是对P型硅表面作氧化处理),并在二氧化硅的表面及型区的表面上分别安置三个铝电极——栅极g(gate)、源极s(source)和漏极d(drain),这三个点击分别对应晶体管的基极、发射极以及集电极。这样就形成了E型NMOS管。
图(c)是E型NMOS管的符号。箭头方向表示由P(衬底)指向N(沟道),图中垂直短画线代表沟道,短画线表示未加适当栅压之前漏极与源极之间无导电沟道。
二、E型NMOS管的工作原理
第一种情况,没有导电沟道。
这种情况如上图(a)所示,栅源短接(即),此时栅极、源极以及衬底之间没有电势差,无法使衬底中的电子产生定向移动,自然无法形成导电沟道。
第二种情况,出现N型沟道。
如图(b)所示,在栅源之间加上正向电压,在电压的作用下衬底中的电子向栅极靠近形成一个N型薄层,称之为反型层,这个反型层实际上就组成了源极和漏极之间的N型导电沟道。由于它是栅源正电压感应产生的,所以也成为感生沟道,电压越大,沟道越厚。可以通过控制栅源电压的大小改变沟道的厚度。
这种在时没有导电沟道,而必须依靠栅源电压的作用,才形成感生沟道的FET称为增强型FET。
一旦出现了感生沟道,原来被P型衬底隔开的两个型区就被感生沟道连通了。此时若有漏源电压,将有漏极电流产生。一般把在漏源电压作用下开始导电时的栅源电压叫做开启电压。