这是一个N沟道MOS管,它可以实现这样的功能,当栅极没有电压时,它是截止的,当我们给栅极施加电压之后,它就导通了。

接下来说一下它的工作原理,这是MOS管的半导体结构,两块蓝色区域为N型半导体,它是在纯净的硅晶体中掺入了5价磷,此时这个磷原子最外层多出来一个自由电子,因为自由电子带负电,所以我们叫它N型半导体,N取自于negative的首字母。

如果我们给N型半导体接电,它是可以导通的,因为它内部有多余的自由电子,无论正接还是反接都可以导通,黄色区域为P形半导体,还是在纯净的硅晶体中掺入了3价硼,此时,硼原子最外层就缺少了一个电子。

我们用空穴替代缺少的这个电子,空穴吸引电子对外显正电,我们称它为P型半导体,P取自positive的首字母,需要注意的是,P型半导体里面并不全是空穴,它里面也有自由电子的存在,只是没有N型半导体里面的那么多,把P型和N型半导体结合在一块儿,就构成了二极管。

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给它通上电,就有了电场,电子的受力方向和电场线方向相反,我们干脆把电场线扔掉,这样更便于理解,当P端接正极时,受力方向是这样的,自由电子可以向左运动,与空穴复合,在电源的作用下,这种运动源源不断进行,从而形成了电流。

当N端接正极时,受力方向是这样的,自由电子受到向右的电场力,不能与空穴复合,此时PN结截止,没有形成电流,这就是二极管的单向导电性,给两块N型半导体引出两个金属电极,分别作为MOS管的漏极和源极,我们给它接上电,这时候它是截止的。

因为它们之间形成了两个二极管,而且方向相反,有一个导通就会有一个截止,所以此时MOS管截止,为了能让它导通,在P区加了很薄的一层二氧化硅绝缘层,然后又在绝缘层上面制作了一层金属版,形成了栅集。

那我们给栅极接上电,这时候,金属板上就有了电场,它就可以把P区里面的电子吸引到绝缘层附近,而把空穴赶走,电压越大,吸引过来的垫子也越多。

整个过程是这样的,当自由电子吸引得足够多时,就形成了N沟道,所谓N沟道,就是N型半导体之间的沟道,由于此时N沟道取代了原来P型半导体中的空穴,使得原来半导体之间的PN结不复存在。

为了便于理解,此时我们可以把这个区域看作一整块N型半导体,所以在栅极施加电压之后,它就导通了,当我们把栅极电压去掉,N沟道就消失了,此时MOS管必然会截止,下面说两个MOS管很重要的特性。

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第一个特性是MOS管的栅极输入阻抗非常高,这是因为有绝缘层的存在,它几乎完全关闭了电子的通道,造成它的输入电阻可以达到上亿欧姆,所以说它的输入几乎不取电流,这就是为什么现在的芯片内部集成的几乎都是MOS管。

第二个特性就是MOS的栅极很容易被静电击穿,由于栅极输入阻抗很大,感应电荷很难释放,它产生的高压很容易就把这一层薄薄的绝缘层给击穿,造成MOS管永久损坏,因为这个绝缘层被击穿之后,电荷再也不能像以前一样聚集成N沟道。

而是形成了栅极和源极之间的电流,这里发生了电场效应,这样就构成了金属氧化物半导体场效应晶体管,最后我们再来看N沟道的电路符号,你可能会有更多的理解,这分别是源极和漏极金属版,这是栅级的金属板,中间的是绝缘层,而这个箭头代表了N沟道电子的流动方向。

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