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N溝道MOS管飽和區(qū),邏輯門電路詳解
  • 發(fā)布時(shí)間:2022-11-19 18:22:47
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N溝道MOS管飽和區(qū),邏輯門電路詳解
導(dǎo)電溝道機(jī)理:
如果外部不加控制電壓就有導(dǎo)電溝道的是耗盡型。
如果需要外部加控制電壓才有導(dǎo)電溝道的是增強(qiáng)型。
為什么N溝道增強(qiáng)型MOS管的存在飽和區(qū)?
首先明白N溝道增強(qiáng)型MOS管的結(jié)構(gòu):N管一定是P型襯底,(P管一定是N型襯底,P型襯底的的載流子是電子),在P型襯底上用擴(kuò)散法制作兩個(gè)高摻雜濃度的N區(qū)。
然后在P型硅表面生長(zhǎng)一層很薄的二氧化硅絕緣層,并二氧化硅表面?zhèn)€兩個(gè)N區(qū)表面各安置一個(gè)電極,形成柵極g、源級(jí)s和漏級(jí)d。
1.當(dāng)柵源之間加正向電壓Vgs,且Vgs>=Vt(Vt為開啟電壓)時(shí),柵極和襯底之間形成足夠強(qiáng)的電場(chǎng),吸引襯底中的少數(shù)載流子(電子),使其聚集在柵極的襯底表面,形成N型反型層,該型層就構(gòu)成了d、s間的導(dǎo)電溝道。
若此時(shí)漏級(jí)和源級(jí)之間夾電壓,將會(huì)有漏級(jí)電流產(chǎn)生。對(duì)于初學(xué)者,這也能解釋為什么N型MOS管高電壓導(dǎo)通,低電壓截止。
2.當(dāng)Vgs<Vt,MOS管截止;
MOS管 飽和區(qū) 邏輯門
3.當(dāng)Vds<=Vgs-Vt,工作在線性區(qū);
4.當(dāng)Vds>Vgs>-Vt,工作在飽和區(qū)。
有了上面的基礎(chǔ),就可以解釋為什么N溝道增強(qiáng)型MOS管的存在飽和區(qū)?
也就是預(yù)夾斷出現(xiàn)的原因。這個(gè)對(duì)于N溝道增強(qiáng)型MOS管而言,只要Vgs>=Vt,就會(huì)出現(xiàn)反型層,也就是在S、D兩個(gè)高濃度摻雜區(qū)之間出現(xiàn)N區(qū),N溝道由此得名。
然后在Vds之間加了電壓,這里你注意,D是連接電源正極,根據(jù)電子帶負(fù)電的特性,既然D是正極,在電場(chǎng)力作用下,反型層中的電子就會(huì)被吸引到電源正極D,越靠近S,電場(chǎng)能量越小,吸引力越弱,這就導(dǎo)致了反型層在D端比較窄;
而在S端比較寬的情況,如果Vds繼續(xù)增大,電場(chǎng)越強(qiáng),吸引電子能力越強(qiáng),反型層靠近D端的自由電子最終被全部吸引到D區(qū),這樣在靠近D端的地方就出現(xiàn)了載流子濃度極低的情況,也就是夾斷區(qū)出現(xiàn)了。
MOS管與邏輯門電路
1.兩個(gè)N型MOS管并聯(lián),形成“與”邏輯;兩個(gè)N型MOS管串聯(lián),形成“或”邏輯。
2.CMOS管總是P管在上,N管在下,成對(duì)出現(xiàn),并且有對(duì)偶關(guān)系,也就是如果上面是串聯(lián),則下面一定是并聯(lián);如果上面是并聯(lián),則下面一定是串聯(lián)。
MOS管 飽和區(qū) 邏輯門
MOS管 飽和區(qū) 邏輯門
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