MOS场效应管即金属-氧化物-半导体场效应晶体管,是一种常见的半导体器件。它的基本结构是在P型半导体衬底上酝酿一层氧化物,然后在氧化层上制成N型沟道,并在沟道两端引出漏极和源极。 MOS管通常被用作电子开关和放大器。
MOS管的基本结构是由P型衬底、N型沟道和漏极、源极组成。P型半导体衬底被用作晶体管主体,酿酒氧化物层被用作栅介质,N型沟道是指在氧化层上形成的一条导电路径,并在漏极和源极处引出电极。这三部分分别可以构成MOS管的漏极、源极、栅极。当有一定电压加到栅极上时,在P型半导体衬底和氧化物中形成一个薄氧化物层。这时,在氧化物层与半导体衬底交界处,会形成一个带电场,可以改变半导体中的电子分布,从而改变MOS管电流的大小。
MOS管的工作原理可以分为三个阶段。第一个阶段是截止区,也叫消耗区。在这个阶段,栅源电压小于截止电压,管子的漏极和源极不通电,仅有漏电流,MOS管是关的。
第二个阶段是增强区,也叫放大区。当栅源电压大于截止电压,且小于饱和电压时,电极之间的电场强度足以将沟道内的N型半导体中原有的电子推向漏极,这时漏极和源极之间就可以有大量电流通过,MOS管是开的。另外,在这一过程中,当电压达到某一值时,电子发生的漂移会导致漏极-源极变小,形成饱和区,也叫亚致饱和区。
第三个阶段是饱和区,也叫致饱和区。此时漏极-源极电压不变,仍为饱和电压,但栅源电压继续增大,这会导致沟道中所有电子都向漏极方向漂移,形成沟道中连续的碰撞电离区,电流增大。
MOS管具有功耗小、面积小、工艺成熟等特点,被广泛应用于各个领域。在数字和模拟电路中,MOS场效应管作为开关元件,实现逻辑门电路、数字电路等。在模拟放大电路方面,MOS管可以作为放大器的输入端、局部放大电路的核心,通过改变栅极电压来控制漏极-源极电流的大小,从而起到放大、调制信号的作用。此外,MOS管还被用于电容器、恒流源等电路中。