MOS場效應管的類型及特點分析

上一節以n溝道增強型MOS場效應管為例，定性說明了場效應管的工作原理，如果按照不同導電溝道來區分的話，則還存在另一種P溝道增強型MOS場效應管。MOS場效應管的類型。這種管子以n型半導體作為襯底材料、源和漏區是p⁺擴散區，將圖1.1-3中的n⁺換成p⁺，p型硅換成n型硅，而且n溝道換成p溝道，即得P溝道MOS場效應管結構剖面圖.它也屬于增強型管子，因為在柵極電壓為零時，源和漏區之間不存在導電溝道。在正常工作時，源一般也接地，漏區接負電位。柵極上加負電位時，在n型半導體表面有一個指向外面的表面電場，使表面耗盡，甚至可以反型，當（此時）時n型表面強反型成為p型，將源、漏的p⁺區連接起來，這時，若在漏極加上負電壓就有電流流過。由上述分析可知，n溝與P溝器件的工作原理基本上相同，唯極性相反，導電溝道不同。n溝增強型管工作時，柵與漏均接正電壓，與雙極型中的nPn管相似。MOS場效應管的類型。傳導電流的載流子是空穴，閾值電壓VT為正值。

除了增強型場效應管以外，還有一類稱為耗盡型管，常見的有n溝道耗盡型管，如圖1.1-4所示。它的主要特點是柵極不加電壓時，n型溝道已經存在了，控制氧化層中一定數量的正電荷或用離子注入便能做到這一點。當n溝耗盡型管柵極上施加負電壓VGS時，溝道的導電會減小，在一定的VDS作用下，流過溝道的IDS減小。如果VGS的絕對值增加，IDS繼續減小。當時，它會完全抵消氧化層中的正電荷對P型表面的影響，使原來的n型感應溝道完全消失，這時即使漏極上加有正的電壓VDS，也不會有電流流過。我們稱這時管子截止了。使耗盡型管截止（表面溝道消失）所需加的柵極電壓（閾值電壓）稱為截止電壓（VT），顯然，n溝耗盡型管的VT<0。

在圖1.1-4中，P襯底同時形成n溝增強型場效應管和n溝耗盡型場效應管。這種結構與工藝通常稱為E/DMOS，是NMOS的一種類型。MOS場效應管的類型。此外，在同一襯底上，生成P溝MOS場效應管和n溝MOS場效應管，這種結構與工藝通常稱為CMOS，由于CMOS電路結構簡單，功耗小，因而在MOS集成電路中，廣泛采用CMOS電路結構與工藝，CMOS電路的結構圖和剖面圖分別如圖1.1-5、圖1.1-6所示。

原則上還存在一種P溝道耗盡型器件，它與n溝道耗盡型的不同之處是以n型硅作為襯底。這種管子要求在柵極不加電壓時，源和漏之間的表面已經存在P型溝道，如果源與襯底相連并且接地，只要在漏端加一負電壓，空穴便能在源和漏之間流動，形成漏-源電流；當柵極上加上正電壓時，溝道中空穴濃度減小，導電能力減弱，漏-源電流減小。使表面溝道消失所需加在柵極上的電壓為VT，顯然，對于P溝道耗盡型管。MOS場效應管的類型。由于p溝耗盡型MOS制作困難，其特性又不如n溝MOS，所以實際應用很少。

綜上所述，一共有四種類型的場效應管，它們是n溝增強型、n溝耗盡型、P溝增強型、P溝耗盡型。表1.1-1中列出了上述四類MOS場效應管的特點和三種常用的符號表示。

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