n沟道mos管原理，nmos工作条件详解-KIA MOS管

n沟道mos管

n沟道mos管称为nmos，用以下符号表示。

nmos管常用于大功率设备，如电机驱动、开关电源和逆变器等。其工作原理是基于电压型驱动方式，小电压控制大电压，使用起来比较方便。

mos管的工作原理

mos管的工作取决于mos电容，它是源极和漏极之间的氧化层下方的半导体表面。只需分别施加正栅极电压或负栅极电压，即可将其从p型反转为n型。

mos管的主要原理是能够控制源极和漏极之间的电压和电流。它的工作原理几乎就像一个开关，设备的功能基于mos电容。mos电容是mos管的的主要部分。

当漏源电压（VDS）连接在漏极和源极之间时，正电压施加到漏极，负电压施加到源极。在这里，漏极的Pn结是反向偏置的，而源极的Pn结是正向偏置的。在这个阶段，漏极和源极之间不会有任何电流流动。

如果我们将正电压(VGG)施加到栅极端子，由于静电引力，P衬底中的少数电荷载流子（电子）将开始积聚在栅极触点上，从而在两个n+区域之间形成导电桥。

在栅极接触处积累的自由电子的数量取决于施加的正电压的强度。施加的电压越高，由于电子积累而形成的n沟道宽度越大，这最终会增加电导率，并且漏极电流(ID)将开始在源极和漏极之间流动。

当没有电压施加到栅极端子时，除了由于少数电荷载流子而产生的少量电流外，不会有任何电流流动。mos管开始导通的最小电压称为阈值电压。

n沟道mos管为例子来了解mos管工作原理。取一个轻掺杂的P型衬底，其中扩散了两个重掺杂的n型区域，作为源极和漏极。在这两个n+区域之间，发生扩散以形成n沟道，连接漏极和源极。

在整个表面上生长一层薄薄的二氧化硅(SiO2)，并制作孔以绘制用于漏极和源极端子的欧姆接触。铝的导电层覆盖在整个通道上，在这个SiO2层上，从源极到漏极，构成栅极。SiO2衬底连接到公共或接地端子。

由于其结构，mos管的芯片面积比BJT小得多，与双极结型晶体管相比，其占用率仅为5%。

n沟道mos管（耗尽型）的工作原理

首先，我们认为在栅极和沟道之间不存在Pn结。我们可以观察到，扩散沟道n（两个n+区域之间）、绝缘介质SiO2和栅极的铝金属层共同形成了一个平行板电容器。

如果nmos管必须工作在耗尽模式，则栅极端应为负电位，漏极为正电位，如下图所示。

当栅极和源极之间没有施加电压时，由于漏极和源极之间的电压，一些电流会流动。让一些负电压施加在VGG上。然后少数载流子即空穴被吸引并在SiO2层附近沉降。但是多数载流子，即电子被排斥。

在VGG处具有一定量的负电位时，一定量的漏极电流ID流过源极到漏极。当这个负电位进一步增加时，电子被耗尽，电流ID减小。因此，施加的VGG越负，漏极电流ID的值就越小。

靠近漏极的通道比源极（如FET）消耗得更多，并且由于这种效应，电流会减少。

n沟道mos管的工作原理（增强型）

如果我们可以改变电压VGG的极性，相同的mos管可以在增强模式下工作。因此，我们考虑栅极源极电压VGG为正的mos管，如下图所示。

当栅极和源极之间没有施加电压时，由于漏极和源极之间的电压，一些电流会流动。让一些正电压施加在VGG上。然后少数载流子即空穴被排斥而多数载流子即电子被吸引向SiO2层。

在VGG处具有一定量的正电位时，一定量的漏极电流ID流过源极到漏极。当该正电位进一步增加时，电流ID由于来自源极的电子流动而增加，并且由于施加在VGG的电压而进一步推动这些电流。因此，施加的VGG越正，漏极电流ID的值就越大。由于电子流的增加比耗尽模式更好，电流得到增强。因此，这种模式被称为增强模式mos管。

nmos工作条件

1.导通条件：nmos管的导通条件是栅极电压（Vg）高于源极电压（Vs），且二者之间的压差（Vgs)大于阈值电压（Vgs（th))。即当[Vg-Vs>Vgs（th)]时，nmos管的栅极下方会形成反型层（n型沟道），使得源极和漏极之间导通。

2.导通特性：nmos管在导通后，相当于一个开关闭合，压降几乎为0。虽然导通压降几乎为O，但会有一个内阻RDSon。此外，GS极之间是一个电容，只有电容充满电后mos才会导通。一般的mos管DS极之间会自带一个肖特基二极管，增强mos的性能。

3.截止条件：要让nmos管截止（断开），只需取消掉栅极电压即可。但是要注意，必须想办法给GS间那个电容放电（并联一个电阻）。

联系方式：邹先生

座机：0755-83888366-8022

手机：18123972950（微信同号）

QQ：2880195519

联系地址：深圳市龙华区英泰科汇广场2栋1902

搜索微信公众号:“KIA半导体”或扫码关注官方微信公众号

关注官方微信公众号：提供 MOS管 技术支持

免责声明：网站部分图文来源其它出处，如有侵权请联系删除。