1, mos晶体管结构及工作原理
1. MOS管工作原理--MOS管简介MOS管，即在集成电路中绝缘性场效应管。MOS英文全称为Metal-Oxide-Semiconductor即金属-氧化物-半导体，确切的说，这个名字描述了集成电路中MOS管的结构，即：在一定结构的半导体器件上，加上二氧化硅和金属，形成栅极。MOS管的source和drain是可以对调的，都是在P型backgate中形成的N型区。在多数情况下，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。2. MOS管工作原理--Mos管的结构特点MOS管的内部结构如下图所示；其导通时只有一种极性的载流子（多子）参与导电，是单极型晶体管。导电机理与小功率MOS管相同，但结构上有较大区别，小功率MOS管是横向导电器件，功率MOSFET大都采用垂直导电结构，又称为VMOSFET，大大提高了MOSFET器件的耐压和耐电流能力。其主要特点是在金属栅极与沟道之间有一层二氧化硅绝缘层，因此具有很高的输入电阻，该管导通时在两个高浓度n扩散区间形成n型导电沟道。n沟道增强型MOS管必须在栅极上施加正向偏压，且只有栅源电压大于阈值电压时才有导电沟道产生的n沟道MOS管。n沟道耗尽型MOS管是指在不加栅压（栅源电压为零）时，就有导电沟道产生的n沟道MOS管。3. MOS管工作原理MOS管的工作原理（以N沟道增强型MOS场效应管）它是利用VGS来控制“感应电荷”的多少，以改变由这些“感应电荷”形成的导电沟道的状况，然后达到控制漏极电流的目的。在制造管子时，通过工艺使绝缘层中出现大量正离子，故在交界面的另一侧能感应出较多的负电荷，这些负电荷把高渗杂质的N区接通，形成了导电沟道，即使在VGS=0时也有较大的漏极电流ID。当栅极电压改变时，沟道内被感应的电荷量也改变，导电沟道的宽窄也随之而变，因而漏极电流ID随着栅极电压的变化而变化。
2, NMOS增强型管的工作原理及结构
N沟道增强型MOS管的输出特性曲线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.MOS管的主要参数与结型场效应管基本相同，只是增强型MOS管中不用夹断电压VP ，而用开启电压VT表征管子的特性。N沟道耗尽型MOS管结构：N沟道耗尽型MOS管与N沟道增强型MOS管基本相似。区别：耗尽型MOS管在vGS=0时，漏-源极间已有导电沟道产生增强型MOS管要在vGS≥VT时才出现导电沟道。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），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vGS<0的情况下工作。而后者在vGS=0,vGS>0,VP<vGS<0的情况下均能实现对iD的控制，而且仍能保持栅-源极间有很大的绝缘电阻，使栅极电流为零。这是耗尽型MOS管的一个重要特点。电流方程：在饱和区内，耗尽型MOS管的电流方程与结型场效应管的电流方程相同。使用场效应管的注意事项 1.从场效应管的结构上看，其源极和漏极是对称的，因此源极和漏极可以互换。但有些场效应管在制造时已将衬底引线与源极连在一起，这种场效应管的源极和漏极就不能互换了。2.场效应管各极间电压的极性应正确接入，结型场效应管的栅-源电压vGS的极性不能接反。3.当MOS管的衬底引线单独引出时，应将其接到电路中的电位最低点（对N沟道MOS管而言）或电位最高点（对P沟道MOS管而言），以保证沟道与衬底间的PN结处于反向偏置，使衬底与沟道及各电极隔离。4.MOS管的栅极是绝缘的，感应电荷不易泄放，而且绝缘层很薄，极易击穿。所以栅极不能开路，存放时应将各电极短路。焊接时，电烙铁必须可靠接地，或者断电利用烙铁余热焊接，并注意对交流电场的屏蔽。场效应管与三极管的性能比较 1.场效应管的源极s、栅极g、漏极d分别对应于三极管的发射极e、基极b、集电极c，它们的作用相似。 2.场效应管是电压控制电流器件，由vGS控制iD，其放大系数gm一般较小，因此场效应管的放大能力较差；三极管是电流控制电流器件，由iB（或iE）控制iC。3.场效应管栅极几乎不取电流；而三极管工作时基极总要吸取一定的电流。因此场效应管的输入电阻比三极管的输入电阻高。4.场效应管只有多子参与导电；三极管有多子和少子两种载流子参与导电，因少子浓度受温度、辐射等因素影响较大，所以场效应管比三极管的温度稳定性好、抗辐射能力强。在环境条件（温度等）变化很大的情况下应选用场效应管。5.场效应管在源极未与衬底连在一起时，源极和漏极可以互换使用，且特性变化不大；而三极管的集电极与发射极互换使用时，其特性差异很大，b值将减小很多。6.场效应管的噪声系数很小，在低噪声放大电路的输入级及要求信噪比较高的电路中要选用场效应管。7.场效应管和三极管均可组成各种放大电路和开关电路，但由于前者制造工艺简单，且具有耗电少，热稳定性好，工作电源电压范围宽等优点，因而被广泛用于大规模和超大规模集成电路中。
名词解释
MOS
MOS是Certiport这个国际著名的从事计算机应用能力认证的专业机构与Microsoft总部共同推出的微软办公软件的实际运用能力的考核。
沟道
沟道（channel）是指场效应晶体管中源区和漏区之间的一薄半导体层。
导电
【注音】dǎo diàn 【英语】 [electric conduction；to conduct electricity] 【词义】让电流通过。 某些物质在某种情况下可以产生零电阻导电，称为超导材料。
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