mos管的预夹断

之前在给一个朋友讲mos管的预夹断的时候,忽然发现自己原来的理解和教材上讲的有出入,经过查资料和思考,总算弄清楚了自己的理解误区。

先放两张图,一张是mos管的结构图,一张是预夹断时候的mos管图。
mos管

mos管预夹断

原先的错误理解

原先认为由于D区电压高,S区电压低,那么D极对电子的吸引力更强,更容易形成N沟道,而S区对电子的吸引力较弱,更不容易形成N沟道,所以夹断的话应该是S极那边夹断,显然和教材中描述的不一致。
导致这种错误理解的原因是想当然没有仔细思考,对N沟道形成的原因不清晰。

改正后的理解

1.首先要明白,N沟道形成的原因是由于G极与衬底存在电势差,导致衬底的部分电子被吸引到上面的二氧化硅绝缘层下面,进而形成N沟道。

2.其次,非常重要也是我之前理解错误的是,由于G极是导体,平衡后其横向并无电势差,而衬底是P型半导体,平衡后可以有电势差。

3.因此,D极电势高并不会改变其附近的G极电压,而会使D极附近的衬底电压升高,从而使G极与衬底的电压差降低,D极附近衬底的电压近似等于D极电压,所以当 V G − V D = V T H V_G-V_D=V_{TH} VGVD=VTH即D极附近G极与衬底的电压差等于开启电压时,就会出现预夹断。而S区附近G极与衬底的电势差为 V G S V_{GS} VGS是始终大于 V T H V_{TH} VTH的,自然不会产生夹断。

总结需要注意的几点

1.首先要注意 V G V_G VG的电压是最高的, V G S > V D S V_{GS}>V_{DS} VGS>VDS
2.其次,衬底中是有电势变化的,D极附近电势高,S极附近电势低。
3.再次,沟道的形成是G极与衬底的电压差决定的,G极的电势是恒定的。

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