N-kanālu uzlabošanas režīma MOSFET darbības princips

(1) vGS kontroles ietekme uz ID un kanālu

① Gadījumā, ja vGS=0

Var redzēt, ka ir divi savstarpēji saistīti PN savienojumi starp iztukšošanas režīmu d un avotu s.MOSFET.

Ja vārtu avota spriegums vGS = 0, pat ja tiek pievienots drenāžas avota spriegums vDS un neatkarīgi no vDS polaritātes, apgrieztā nobīdes stāvoklī vienmēr ir PN pāreja. Starp noteci un avotu nav vadoša kanāla, tāpēc drenāžas strāva ID≈0 šobrīd.

② Gadījumā, ja vGS>0

Ja vGS>0, SiO2 izolācijas slānī starp vārtiem un pamatni tiek ģenerēts elektriskais lauks. Elektriskā lauka virziens ir perpendikulārs elektriskajam laukam, kas vērsts no vārtiem uz substrātu uz pusvadītāja virsmas. Šis elektriskais lauks atgrūž caurumus un piesaista elektronus. Atgrūšanas caurumi: P-veida substrāta caurumi pie vārtiem tiek atgrūsti, atstājot nekustīgus akceptorjonus (negatīvos jonus), veidojot noplicināšanas slāni. Piesaistīt elektronus: elektroni (mazākuma nesēji) P veida substrātā tiek piesaistīti substrāta virsmai.

(2) Vadoša kanāla veidošanās:

Ja vGS vērtība ir maza un spēja piesaistīt elektronus nav spēcīga, starp noteci un avotu joprojām nav vadoša kanāla. Palielinoties vGS, P substrāta virsmas slānim tiek piesaistīts vairāk elektronu. Kad vGS sasniedz noteiktu vērtību, šie elektroni veido N tipa plānu kārtiņu uz P substrāta virsmas netālu no vārtiem un ir savienoti ar diviem N+ reģioniem, veidojot N tipa vadošu kanālu starp aizplūšanu un avotu. Tā vadītspējas veids ir pretējs P substrātam, tāpēc to sauc arī par inversijas slāni. Jo lielāks ir vGS, jo spēcīgāks ir elektriskais lauks, kas iedarbojas uz pusvadītāja virsmu, jo vairāk elektronu tiek piesaistīts P substrāta virsmai, jo biezāks ir vadošais kanāls un mazāka ir kanāla pretestība. Vārtu avota spriegumu, kad kanāls sāk veidoties, sauc par ieslēgšanas spriegumu, ko attēlo VT.

TheN-kanāls MOSFETiepriekš apspriestais nevar veidot vadošu kanālu, ja vGS < VT un caurule ir nogrieztā stāvoklī. Kanālu var izveidot tikai tad, ja vGS≥VT. Šāda veidaMOSFETkam ir jāveido vadošs kanāls, ja vGS≥VT sauc par uzlabošanas režīmuMOSFET. Pēc kanāla izveidošanas tiek ģenerēta drenāžas strāva, kad starp kanalizāciju un avotu tiek pielikts tiešais spriegums vDS. VDS ietekme uz ID, kad vGS>VT un ir noteikta vērtība, drenāžas avota sprieguma vDS ietekme uz vadošo kanālu un strāvas ID ir līdzīga krustojuma lauka efekta tranzistora ietekmei. Sprieguma kritums, ko rada drenāžas strāvas ID gar kanālu, padara spriegumus starp katru kanāla punktu un aizbīdni vairs nevienlīdzīgu. Spriegums galā, kas atrodas tuvu avotam, ir vislielākais, kur kanāls ir visbiezākais. Spriegums drenāžas galā ir mazākais, un tā vērtība ir VGD=vGS-vDS, tāpēc kanāls šeit ir plānākais. Bet, ja vDS ir mazs (vDS