結(jié)構(gòu)

    圖1是典型平面n溝道增強型mosfet的剖面圖。它用一塊p型硅半導(dǎo)體材料作襯底(圖la)，在其面上擴散了兩個n型區(qū)(圖lb)，再在上面覆蓋一層二氧化硅(sio2)絕緣層(圖1c)， 后在n區(qū)上方用腐蝕的方法做成兩個孔，用金屬化的方法分別在絕緣層上及兩個孔內(nèi)做成三個電極：g(柵極)、s(源極)及d(漏極)，如圖1d所示。

    平面n溝道增強型mosfet從圖1中可以看出柵極g與漏極d及源極s是絕緣的，d與s之間有兩個pn結(jié)。一般情況下，襯底與源極在內(nèi)部連接在一起。

    圖3是n溝道增強型mosfet的基本結(jié)構(gòu)圖。為了改善某些參數(shù)的特性，如提高工作電流、提高工作電壓、降低導(dǎo)通電阻、提高開關(guān)特性等有不同的結(jié)構(gòu)及工藝，構(gòu)成所謂vmos、dmos、tmos等結(jié)構(gòu)。圖2是一種n溝道增強型功率mosfet的結(jié)構(gòu)圖。雖然有不同的結(jié)構(gòu)，但其工作原理是相同的，這里就不一一介紹了。

    工作原理

    要使增強型n溝道m(xù)osfet工作，要在g、s之間加正電壓vgs及在d、s之間加正電壓vds，則產(chǎn)生正向工作電流id。改變vgs的電壓可控制工作電流id。如圖3所示(上面↑)。

    若先不接vgs(即vgs=0)，在d與s極之間加一正電壓vds，漏極d與襯底之間的pn結(jié)處于反向，因此漏源之間不能導(dǎo)電。如果在柵極g與源極s之間加一電壓vgs。此時可以將柵極與襯底看作電容器的兩個極板，而氧化物絕緣層作為電容器的介質(zhì)。當(dāng)加上vgs時，在絕緣層和柵極界面上感應(yīng)出正電荷，而在絕緣層和p型襯底界面上感應(yīng)出負電荷(如圖3)。這層感應(yīng)的負電荷和p型襯底中的多數(shù)載流子(空穴)的極性相反，所以稱為“反型層”，這反型層有可能將漏與源的兩n型區(qū)連接起來形成導(dǎo)電溝道。當(dāng)vgs電壓太低時，感應(yīng)出來的負電荷較少，它將被p型襯底中的空穴中和，因此在這種情況時，漏源之間仍然無電流id。當(dāng)vgs增加到一定值時，其感應(yīng)的負電荷把兩個分離的n區(qū)溝通形成n溝道，這個臨界電壓稱為開啟電壓(或稱閾值電壓、門限電壓)，用符號vt表示(一般規(guī)定在id=10ua時的vgs作為vt)。當(dāng)vgs繼續(xù)增大，負電荷增加，導(dǎo)電溝道擴大，電阻降低，id也隨之增加，并且呈較好線性關(guān)系，如圖4所示。此曲線稱為轉(zhuǎn)換特性。因此在一定范圍內(nèi)可以認(rèn)為，改變vgs來控制漏源之間的電阻，達到控制id的作用。

    蘇州工職院機電07c3-czw-手打由于這種結(jié)構(gòu)在vgs=0時，id=0，稱這種mosfet為增強型。另一類mosfet，在vgs=0時也有一定的id(稱為idss)，這種mosfet稱為耗盡型。它的結(jié)構(gòu)如圖5所示，它的轉(zhuǎn)移特性如圖6所示。vp為夾斷電壓(id=0)。

    耗盡型與增強型主要區(qū)別是在制造sio2絕緣層中有大量的正離子，使在p型襯底的界面上感應(yīng)出較多的負電荷，即在兩個n型區(qū)中間的p型硅內(nèi)形成一n型硅薄層而形成一導(dǎo)電溝道，所以在vgs=0時，有vds作用時也有一定的id(idss);當(dāng)vgs有電壓時(可以是正電壓或負電壓)，改變感應(yīng)的負電荷數(shù)量，從而改變id的大小。vp為id=0時的-vgs，稱為夾斷電壓。

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