N-kanaliga täiustamisrežiimi MOSFET tööpõhimõte

(1) vGS-i juhtmõju ID-le ja kanalile

① VGS=0 juhtum

On näha, et täiustusrežiimi äravoolu d ja allika s vahel on kaks vastastikku PN-ühendustMOSFET.

Kui paisu allika pinge vGS = 0, isegi kui lisatakse äravooluallika pinge vDS, ja olenemata vDS polaarsusest, on pöördpingestatud olekus alati PN-siirde. Äravoolu ja allika vahel ei ole juhtivat kanalit, seega äravooluvool ID≈0 hetkel.

② Kui vGS>0

Kui vGS>0, tekib värava ja põhimiku vahel SiO2 isolatsioonikihis elektriväli. Elektrivälja suund on risti pooljuhi pinnal olevast väravast substraadile suunatud elektriväljaga. See elektriväli tõrjub augud ja tõmbab elektrone ligi. Tõrjuvad augud: P-tüüpi substraadis värava lähedal olevad augud tõrjutakse, jättes liikumatud aktseptorioonid (negatiivsed ioonid), mis moodustavad tühjenduskihi. Elektronide tõmbamine: P-tüüpi substraadis olevad elektronid (vähemuskandjad) tõmbuvad substraadi pinnale.

(2) Juhtiva kanali moodustumine:

Kui vGS väärtus on väike ja elektronide ligitõmbamise võime ei ole tugev, pole äravoolu ja allika vahel ikkagi juhtivat kanalit. Kui vGS suureneb, tõmbab P-substraadi pinnakihti rohkem elektrone. Kui vGS saavutab teatud väärtuse, moodustavad need elektronid N-tüüpi õhukese kihi P-substraadi pinnale värava lähedal ja on ühendatud kahe N+ piirkonnaga, moodustades äravoolu ja allika vahele N-tüüpi juhtiva kanali. Selle juhtivuse tüüp on vastupidine P-substraadi omale, seetõttu nimetatakse seda ka inversioonikihiks. Mida suurem on vGS, seda tugevam on pooljuhi pinnale mõjuv elektriväli, seda rohkem elektrone tõmmatakse P-substraadi pinnale, seda paksem on juhtiv kanal ja seda väiksem on kanali takistus. Paisuallika pinget, kui kanal hakkab moodustuma, nimetatakse sisselülituspingeks, mida tähistab VT.

TheN-kanal MOSFETeespool käsitletud ei saa moodustada juhtivat kanalit, kui vGS < VT ja toru on väljalülitatud olekus. Kanali saab moodustada ainult siis, kui vGS≥VT. SellineMOSFETmis peavad moodustama juhtiva kanali, kui vGS≥VT-d nimetatakse parendusrežiimiksMOSFET. Pärast kanali moodustamist genereeritakse äravooluvool, kui äravoolu ja allika vahele rakendatakse päripinge vDS. VDS-i mõju ID-le, kui vGS>VT ja on teatud väärtus, on äravooluallika pinge vDS mõju juhtivale kanalile ja voolu ID-le sarnane ristmiku väljatransistori omaga. Pingelang, mis tekib kanalis oleva äravoolu voolu ID poolt, muudab pinged kanali iga punkti ja paisu vahel enam võrdseks. Pinge allika lähedases otsas on suurim, kus kanal on kõige paksem. Pinge äravoolu otsas on väikseim ja selle väärtus on VGD=vGS-vDS, seega kanal on siin kõige õhem. Aga kui vDS on väike (vDS