增强型MOSFET的结构与原理

　N沟道MOSFET是以一块掺杂浓度比较低的P型硅片作为衬底，并使用扩散工艺制作两个高掺杂浓度的N型半导体区域，在这两个区域上引出两个金属接触电极，分别称为源极S、漏极D，如下图所示。在S、D之间的衬底表面覆盖一层二氧化硅绝缘层，在此绝缘层上面沉积出金属铝层并引出电极，称为栅极G。因二氧化硅是绝缘体，所以栅极和其他各电极之间是相互绝缘的，故称这种FET(场效应管)为。

 

　　
　　在最底层的金属衬底上引出另外一个电极B，称为背面栅极，它主要用于在中生成“隔离岛”。
　　
　　MOSFET是控制型，栅极虽然与其他部分绝缘，但可以通过电场来影响载流子的运行，如下图所示。
　　
　　若Ugs=0V，则MOSFET等效为一个共阳极，B是公共阳极，S、D分别为两个阴极。此时，不论S、D两极间加哪种极性的电压，都不会有导通产生，这时可以认为此MOSFET是截止的。当将背面栅板B与源极S短接，同时给G、S之间加上正电压时，Ugs电压就加到衬底与栅极之间，就会产生一个与P+衬底表面垂直的电场。
　　
　　当Ugs超过某一临界值之后，垂直电场强度达到一定值，较多的电子就会被吸引到p型硅的表面，在两个N+岛间形成导电的N沟道。这样S、D、N沟道形成一体，它们仅仅与下面的P+型硅形成PN结。当漏极、源极之间施加正向电压时，此PN结反向截止。漏区、源区、N沟道区下面存在一层耗尽区，把它们与背栅衬底隔离开。此时，若在漏极、源极之间加上正向电压，就会有不经过衬底的电流由源区经N沟道到达漏区，形成漏极电流Id。习惯上将刚刚开始出现N沟道时的Ugs称为开启电压，用Ut表示。

　　N沟道增强型MOSFET的转移特性曲线如下图所示，当O<Ugs<U1时，Id=0，尽管此时Ugs>0，但无栅极电流；当Ugs>U,时，导电沟道建立，Id>0，外加的正栅极电压越大，沟道越宽，沟道越小，Id越大，MOS管处于导通状态。

　　
　　N沟道MOSFET的输出特性曲线如下图所示，曲线中同时存在有可变区、恒流区、截止区。在恒流区内，Id受控于Ugs。
　　
　　上面介绍的是增强型N沟道MOSFET的简单工作原理，对于P沟道的增强型MOSFET来说，其偏置电压极性相反，控制原理与N沟道相同。