MOS管工作原理是什么？MOS管二級效應(yīng)解讀

在這篇文章中，小編將對MOS管的相關(guān)內(nèi)容和情況加以介紹以幫助大家增進(jìn)對MOS管的了解程度，和小編一起來閱讀以下內(nèi)容吧。

一、MOS管的工作原理

MOS管是根據(jù)PN結(jié)構(gòu)發(fā)展而來的，但MOS管與PN結(jié)構(gòu)之間有著本質(zhì)的區(qū)別。MOS管是一種四極管結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，它由兩個(gè)PN結(jié)構(gòu)和一個(gè)中間的Metal Oxide Semiconductor結(jié)構(gòu)組成。MOS管中的電荷是由Gate電壓控制的。當(dāng)Gate電壓為0時(shí)，Channel中沒有電荷流動(dòng)。當(dāng)Gate電壓變高時(shí)，Channel中就會(huì)產(chǎn)生更多的電荷。這是由于Gate電場的存在，使得電荷沿著Channel方向移動(dòng)。這種調(diào)節(jié)Channel電荷的方法稱為電場效應(yīng)。當(dāng)Gate電壓高到一定程度時(shí)，Channel中的電荷數(shù)量也會(huì)達(dá)到一個(gè)峰值。這時(shí)MOS管處于飽和狀態(tài)，對Gate的進(jìn)一步增加不會(huì)導(dǎo)致更多的電荷移動(dòng)。在這種狀態(tài)下，MOS管的輸出電流隨著Gate電壓的變化而變化。當(dāng)Gate電壓降低時(shí)，Channel中的電荷也會(huì)減少。最終當(dāng)Gate電壓為0時(shí)，Channel中將不再有電荷流動(dòng)，MOS管恢復(fù)到初始狀態(tài)。

二、MOS管二級效應(yīng)解讀

1、體效應(yīng)

在我們之前的分析中，我們都認(rèn)為MOS管的襯底和源極相連, 即VBS=0。 但在很多情況下，源極和襯底的電位并不相同。

對 NMOS 管而言，襯底通常接電路的最低電位(GND)，有VBS < 0 ;

對 PMOS 管而言，襯底通常接電路的最高電位(VDD)，有VBS > 0 。

這時(shí)，MOS管的閾值電壓將隨其源極和襯底之間電位的不同而發(fā)生變化，這一效應(yīng)稱為“體效應(yīng)”，又稱為“背柵效應(yīng)”。

從對 MOS 管工作原理的分析中我們知道，隨著VGS的上升，襯底內(nèi)部的電子向襯底表面運(yùn)動(dòng)，并在襯底表面產(chǎn)生了耗盡層。 當(dāng)VGS上升到一定的電壓——閾值電壓時(shí)，柵極下的襯底表面發(fā)生反型，NMOS管在源漏之間開始導(dǎo)電。 閾值電壓的大小和耗盡層的電荷量有關(guān)，耗盡層的電荷量越多，NMOS 管的開啟就越困難，閾值電壓就越高。 當(dāng)VBS > 0時(shí)，柵極和襯底之間的電位差加大，耗盡層的厚度也變大，耗盡層內(nèi)的電荷量增加，所以造成閾值電壓變大。 在考慮體效應(yīng)后，閾值電壓Vth為：

其中Vth0為VBS=0時(shí)的閾值電壓，r是體效應(yīng)系數(shù)，VSB是源襯電勢差。

體效應(yīng)通常是我們不希望有的。 因?yàn)殚撝惦妷旱淖兓?jīng)常會(huì)使模擬電路的設(shè)計(jì)復(fù)雜化。

2、溝道長度調(diào)制效應(yīng)

在對MOS管工作原理的分析中，我們知道，當(dāng)柵和漏之間的電壓差增大時(shí)，實(shí)際的反型溝道逐漸減小。 也就是說在式中，L'實(shí)際上是VDS的函數(shù)。 這一效應(yīng)稱為“溝道長度調(diào)制”在飽和區(qū)，我們可以得到：

如圖所示，這種現(xiàn)象使得ID /VDS特性曲線在飽和區(qū)出現(xiàn)非零斜率，因而使得源和漏之間的電流源非理想。

需要注意的時(shí)，只當(dāng)器件工作在飽和區(qū)時(shí)，需要考慮溝道長度調(diào)制效應(yīng)。 在三極管區(qū)，不存在溝道長度調(diào)制效應(yīng)。

以上所有內(nèi)容便是小編此次為大家?guī)淼挠嘘P(guān)MOS管的所有介紹，如果你想了解更多有關(guān)它的內(nèi)容，不妨在我們網(wǎng)站進(jìn)行探索哦。