N채널 향상 모드 MOSFET의 작동 원리

(1) vGS가 ID와 채널에 미치는 제어 효과

① vGS=0인 경우

향상 모드의 드레인 d와 소스 s 사이에 2개의 연속적인 PN 접합이 있음을 알 수 있습니다.MOSFET.

게이트-소스 전압 vGS=0이면 드레인-소스 전압 vDS를 더해도 vDS의 극성에 관계없이 항상 역바이어스 상태의 PN 접합이 존재한다. 드레인과 소스 사이에는 전도성 채널이 없으므로 이때 드레인 전류 ID는 0입니다.

② vGS>0인 경우

vGS>0이면 게이트와 기판 사이의 SiO2 절연층에 전기장이 생성된다. 전기장의 방향은 게이트에서 반도체 표면의 기판으로 향하는 전기장에 수직입니다. 이 전기장은 정공을 밀어내고 전자를 끌어당깁니다. 정공 반발: 게이트 근처 P형 기판의 정공이 반발되어 움직일 수 없는 수용체 이온(음이온)이 남아 공핍층을 형성합니다. 전자를 끌어당깁니다. P형 기판의 전자(소수 캐리어)가 기판 표면으로 끌어당겨집니다.

(2) 전도성 채널의 형성:

vGS 값이 작고 전자를 끌어당기는 능력이 강하지 않은 경우에도 드레인과 소스 사이에 전도성 채널이 없습니다. vGS가 증가할수록 P 기판의 표면층에 더 많은 전자가 끌어당겨집니다. vGS가 특정 값에 도달하면 이들 전자는 게이트 근처의 P 기판 표면에 N형 얇은 층을 형성하고 두 개의 N+ 영역에 연결되어 드레인과 소스 사이에 N형 전도성 채널을 형성합니다. 전도성 유형이 P 기판의 전도성 유형과 반대이므로 반전층이라고도 합니다. vGS가 클수록 반도체 표면에 작용하는 전기장이 강해지고 P 기판 표면에 더 많은 전자가 끌리며 전도성 채널이 두꺼워지고 채널 저항이 작아집니다. 채널이 형성되기 시작할 때의 게이트-소스 전압을 턴온 전압이라고 하며 VT로 표시됩니다.

그만큼N채널 MOSFET위에서 설명한 방법은 vGS < VT일 때 전도성 채널을 형성할 수 없으며 튜브가 차단된 상태입니다. vGS≥VT인 경우에만 채널이 형성될 수 있습니다. 이런 종류의MOSFETvGS≥VT가 향상 모드라고 불리는 경우 전도성 채널을 형성해야 합니다.MOSFET. 채널이 형성된 후, 드레인과 소스 사이에 순방향 전압(vDS)이 인가되면 드레인 전류가 생성된다. ID에 대한 vDS의 영향, vGS>VT이고 특정 값일 때 전도성 채널 및 전류 ID에 대한 드레인-소스 전압 vDS의 영향은 접합 전계 효과 트랜지스터의 영향과 유사합니다. 채널을 따라 드레인 전류 ID에 의해 생성된 전압 강하는 채널의 각 지점과 게이트 사이의 전압이 더 이상 동일하지 않게 만듭니다. 채널이 가장 두꺼운 소스에 가까운 끝의 전압이 가장 큽니다. 드레인 끝의 전압이 가장 작고 그 값이 VGD=vGS-vDS이므로 여기서 채널이 가장 얇습니다. 그러나 vDS가 작은 경우(vDS