如何判断MOS管的工作状态

如何判断mos管工作状态
mos管的工作状态一共有两种：增强型和耗尽型两类又有n沟道和p沟道之分。
mos管是金属(metal)、氧化物(oxide)、半导体(semiconductor)场效应晶体管，或者称是金属—绝缘体(insulator)、半导体。mos管的source和drain是可以对调的，他们都是在p型backgate中形成的n型区。在多数情况下，这个两个区是一样的，即使两端对调也不会影响器件的性能。这样的器件被认为是对称的。
如何判断mos管工作状态-n沟道增强型mos场效应管
1. vgs对id及沟道的控制作用
① vgs=0 的情况
从图1(a)可以看出，增强型mos管的漏极d和源极s之间有两个背靠背的pn结。当栅——源电压vgs=0时，即使加上漏——源电压vds，而且不论vds的极性如何，总有一个pn结处于反偏状态，漏——源极间没有导电沟道，所以这时漏极电流id≈0。
② vgs>0 的情况
若vgs＞0，则栅极和衬底之间的sio2绝缘层中便产生一个电场。电场方向垂直于半导体表面的由栅极指向衬底的电场。这个电场能排斥空穴而吸引电子。
排斥空穴：使栅极附近的p型衬底中的空穴被排斥，剩下不能移动的受主离子(负离子)，形成耗尽层。吸引电子：将 p型衬底中的电子（少子）被吸引到衬底表面。
2. 导电沟道的形成：
当vgs数值较小，吸引电子的能力不强时，漏——源极之间仍无导电沟道出现，如图1(b)所示。vgs增加时，吸引到p衬底表面层的电子就增多，当vgs达到某一数值时，这些电子在栅极附近的p衬底表面便形成一个n型薄层，且与两个n+区相连通，在漏——源极间形成n型导电沟道，其导电类型与p衬底相反，故又称为反型层，如图1(c)所示。vgs越大，作用于半导体表面的电场就越强，吸引到p衬底表面的电子就越多，导电沟道越厚，沟道电阻越小。
开始形成沟道时的栅——源极电压称为开启电压，用vt表示。
上面讨论的n沟道mos管在vgs＜vt时，不能形成导电沟道，管子处于截止状态。只有当vgs≥vt时，才有沟道形成。这种必须在vgs≥vt时才能形成导电沟道的mos管称为增强型mos管。沟道形成以后，在漏——源极间加上正向电压vds，就有漏极电流产生。
vds对id的影响
如图(a)所示，当vgs>vt且为一确定值时，漏——源电压vds对导电沟道及电流id的影响与结型场效应管相似。
漏极电流id沿沟道产生的电压降使沟道内各点与栅极间的电压不再相等，靠近源极一端的电压最大，这里沟道最厚，而漏极一端电压最小，其值为vgd=vgs－vds，因而这里沟道最薄。但当vds较小（vds）
随着vds的增大，靠近漏极的沟道越来越薄，当vds增加到使vgd=vgs－vds=vt(或vds=vgs－vt)时，沟道在漏极一端出现预夹断，如图2(b)所示。再继续增大vds，夹断点将向源极方向移动，如图2(c)所示。由于vds的增加部分几乎全部降落在夹断区，故id几乎不随vds增大而增加，管子进入饱和区，id几乎仅由vgs决定。
如何判断mos管工作状态-n沟道增强型mos场效应管
（1）结构：n沟道耗尽型mos管与n沟道增强型mos管基本相似。
（2）区别：耗尽型mos管在vgs=0时，漏——源极间已有导电沟道产生，而增强型mos管要在vgs≥vt时才出现导电沟道。
（3）原因：制造n沟道耗尽型mos管时，在sio2绝缘层中掺入了大量的碱金属正离子na+或k+(制造p沟道耗尽型mos管时掺入负离子)，如图1(a)所示，因此即使vgs=0时，在这些正离子产生的电场作用下，漏——源极间的p型衬底表面也能感应生成n沟道(称为初始沟道)，只要加上正向电压vds，就有电流id。
如果加上正的vgs，栅极与n沟道间的电场将在沟道中吸引来更多的电子，沟道加宽，沟道电阻变小，id增大。反之vgs为负时，沟道中感应的电子减少，沟道变窄，沟道电阻变大，id减小。当vgs负向增加到某一数值时，导电沟道消失，id趋于零，管子截止，故称为耗尽型。沟道消失时的栅－源电压称为夹断电压，仍用vp表示。与n沟道结型场效应管相同，n沟道耗尽型mos管的夹断电压vp也为负值，但是，前者只能在vgs0。
n沟道增强型mos管mos管曲线和电流方程
输出特性曲线
n沟道增强型mos管的输出特性曲线如图1(a)所示。与结型场效应管一样,其输出特性曲线也可分为可变电阻区、饱和区、截止区和击穿区几部分。转移特性曲线
转移特性曲线如图1(b)所示,由于场效应管作放大器件使用时是工作在饱和区(恒流区),此时id几乎不随vds而变化,即不同的vds所对应的转移特性曲线几乎是重合的,所以可用vds大于某一数值(vds＞vgs-vt)后的一条转移特性曲线代替饱和区的所有转移特性曲线.?id与vgs的近似关系。
与结型场效应管相类似。在饱和区内,id与vgs的近似关系式为:
p沟道耗尽型mos管
p沟道mosfet的工作原理与n沟道mosfet完全相同，只不过导电的载流子不同，供电电压极性不同而已。这如同双极型三极管有npn型和pnp型一样。