NチャネルエンハンスメントモードMOSFETの動作原理

(1) vGSによるIDとチャネルの制御効果

①vGS=0の場合

エンハンスメントモードのドレイン d とソース s の間に 2 つの連続した PN 接合があることがわかります。MOSFET.

ゲート・ソース間電圧 vGS=0 の場合、ドレイン・ソース間電圧 vDS を加えても、vDS の極性に関係なく、常に逆バイアス状態の PN 接合が存在します。ドレインとソースの間に導電チャネルがないため、このときのドレイン電流 ID ほぼ 0 になります。

②vGS>0の場合

vGS>0 の場合、ゲートと基板の間の SiO2 絶縁層に電界が発生します。電場の方向は、半導体表面上でゲートから基板に向かう電場に対して垂直である。この電場は正孔を反発し、電子を引き付けます。正孔の反発: ゲート近くの P 型基板の正孔は反発され、移動できないアクセプタ イオン (マイナス イオン) が残り、空乏層を形成します。電子を引き寄せる：P型基板内の電子（少数キャリア）が基板表面に引き寄せられます。

(2) 導電チャネルの形成:

vGS 値が小さく、電子を引き付ける能力が強くない場合、ドレインとソースの間に導電チャネルはまだ存在しません。vGS が増加すると、より多くの電子が P 基板の表面層に引き寄せられます。vGS が特定の値に達すると、これらの電子はゲート近くの P 基板の表面に N 型の薄層を形成し、2 つの N+ 領域に接続されて、ドレインとソースの間に N 型の導電チャネルを形成します。P基板とは導電型が逆であるため、反転層とも呼ばれます。vGS が大きいほど、半導体表面に作用する電場が強くなり、より多くの電子が P 基板の表面に引き寄せられ、導電チャネルが厚くなり、チャネル抵抗が小さくなります。チャネルが形成され始めるときのゲート・ソース間電圧はターンオン電圧と呼ばれ、VT で表されます。