N-არხის გაძლიერების რეჟიმის მუშაობის პრინციპი MOSFET

(1) vGS-ის კონტროლის ეფექტი ID-ზე და არხზე

① vGS=0 შემთხვევა

ჩანს, რომ გაუმჯობესების რეჟიმის დრენაჟს d-სა და წყაროს s-ს შორის არის ორი ერთმანეთის მიყოლებით PN შეერთება.MOSFET.

როდესაც კარიბჭე-წყაროს ძაბვა vGS=0, მაშინაც კი, თუ გადინების წყაროს ძაბვა vDS დაემატება, და მიუხედავად vDS-ის პოლარობისა, ყოველთვის არის PN შეერთება საპირისპირო მიკერძოებულ მდგომარეობაში. არ არის გამტარი არხი დრენაჟსა და წყაროს შორის, ამიტომ გადინების დენი ID≈0 ამ დროს.

② vGS>0 შემთხვევა

თუ vGS>0, ელექტრული ველი წარმოიქმნება SiO2 საიზოლაციო ფენაში კარიბჭესა და სუბსტრატს შორის. ელექტრული ველის მიმართულება პერპენდიკულარულია ელექტრული ველის მიმართ, რომელიც მიმართულია კარიბჭედან სუბსტრატისკენ ნახევარგამტარის ზედაპირზე. ეს ელექტრული ველი იზიდავს ხვრელებს და იზიდავს ელექტრონებს. მოსაგერიებელი ხვრელები: ჭიშკრის მახლობლად P-ტიპის სუბსტრატში არსებული ხვრელების მოგერიება ხდება, რის გამოც უძრავი მიმღების იონები (უარყოფითი იონები) ქმნიან დამღუპველ ფენას. ელექტრონების მოზიდვა: P-ტიპის სუბსტრატში ელექტრონები (მინორიტარული მატარებლები) იზიდავს სუბსტრატის ზედაპირს.

(2) გამტარი არხის ფორმირება:

როდესაც vGS მნიშვნელობა მცირეა და ელექტრონების მოზიდვის უნარი არ არის ძლიერი, ჯერ კიდევ არ არის გამტარი არხი დრენაჟსა და წყაროს შორის. როგორც vGS იზრდება, უფრო მეტი ელექტრონი იზიდავს P სუბსტრატის ზედაპირულ ფენას. როდესაც vGS აღწევს გარკვეულ მნიშვნელობას, ეს ელექტრონები ქმნიან N ტიპის თხელ ფენას P სუბსტრატის ზედაპირზე კარიბჭის მახლობლად და უკავშირდება ორ N+ რეგიონს, ქმნიან N- ტიპის გამტარ არხს დრენაჟსა და წყაროს შორის. მისი გამტარობის ტიპი საპირისპიროა P სუბსტრატისა, ამიტომ მას ასევე უწოდებენ ინვერსიულ ფენას. რაც უფრო დიდია vGS, მით უფრო ძლიერია ნახევარგამტარის ზედაპირზე მოქმედი ელექტრული ველი, მით მეტი ელექტრონები იზიდავს P სუბსტრატის ზედაპირზე, მით უფრო სქელია გამტარი არხი და მით უფრო მცირეა არხის წინააღმდეგობა. კარიბჭის წყაროს ძაბვას, როდესაც არხი იწყებს ფორმირებას, ეწოდება ჩართვის ძაბვა, რომელიც წარმოდგენილია VT-ით.

TheN-არხი MOSFETზემოთ განხილული ვერ აყალიბებს გამტარ არხს, როდესაც vGS < VT, და მილი არის გათიშულ მდგომარეობაში. მხოლოდ მაშინ, როდესაც vGS≥VT შეიძლება შეიქმნას არხი. ამ სახისMOSFETრომელმაც უნდა შექმნას გამტარ არხი, როდესაც vGS≥VT ეწოდება გაძლიერების რეჟიმსMOSFET. არხის ჩამოყალიბების შემდეგ, დრენაჟის დენი წარმოიქმნება, როდესაც წინა ძაბვის vDS გამოიყენება გადინებასა და წყაროს შორის. vDS-ის გავლენა ID-ზე, როდესაც vGS>VT და არის გარკვეული მნიშვნელობა, დრენაჟის წყაროს ძაბვის vDS გავლენა გამტარ არხზე და დენის ID-ზე მსგავსია შეერთების ველის ეფექტის ტრანზისტორის. ძაბვის ვარდნა, რომელიც წარმოიქმნება სანიაღვრე დენის ID-ით, არხის გასწვრივ, აიძულებს ძაბვებს არხის თითოეულ წერტილსა და კარიბჭეს შორის აღარ იყოს თანაბარი. ძაბვა ბოლოში წყაროსთან ახლოს არის ყველაზე დიდი, სადაც არხი ყველაზე სქელია. ძაბვა დრენაჟის ბოლოს ყველაზე მცირეა და მისი მნიშვნელობა არის VGD=vGS-vDS, ამიტომ არხი აქ ყველაზე თხელია. მაგრამ როდესაც vDS მცირეა (vDS