Principe de fonctionnement du MOSFET en mode d'amélioration du canal N

(1) L'effet de contrôle du vGS sur l'ID et le canal

① Cas de vGS=0

On peut voir qu'il existe deux jonctions PN dos à dos entre le drain d et la source s du mode enrichissement.MOSFET.

Lorsque la tension grille-source vGS = 0, même si la tension drain-source vDS est ajoutée, et quelle que soit la polarité de vDS, il y a toujours une jonction PN dans l'état polarisé en inverse. Il n'y a pas de canal conducteur entre le drain et la source, donc le courant de drain ID≈0 à ce moment.

② Le cas de vGS>0

Si vGS>0, un champ électrique est généré dans la couche isolante SiO2 entre la grille et le substrat. La direction du champ électrique est perpendiculaire au champ électrique dirigé de la grille vers le substrat sur la surface du semi-conducteur. Ce champ électrique repousse les trous et attire les électrons. Trous répulsifs : les trous dans le substrat de type P près de la grille sont repoussés, laissant les ions accepteurs immobiles (ions négatifs) former une couche d'appauvrissement. Attirer les électrons : Les électrons (porteurs minoritaires) dans le substrat de type P sont attirés vers la surface du substrat.

(2) Formation d'un canal conducteur :

Lorsque la valeur vGS est faible et que la capacité à attirer les électrons n’est pas forte, il n’y a toujours pas de canal conducteur entre le drain et la source. À mesure que vGS augmente, davantage d’électrons sont attirés vers la couche superficielle du substrat P. Lorsque vGS atteint une certaine valeur, ces électrons forment une fine couche de type N sur la surface du substrat P près de la grille et sont connectés aux deux régions N+, formant un canal conducteur de type N entre le drain et la source. Son type de conductivité est opposé à celui du substrat P, c'est pourquoi on l'appelle également couche d'inversion. Plus le vGS est grand, plus le champ électrique agissant sur la surface du semi-conducteur est fort, plus les électrons sont attirés vers la surface du substrat P, plus le canal conducteur est épais et plus la résistance du canal est faible. La tension grille-source lorsque le canal commence à se former est appelée tension d'activation, représentée par VT.

LeCanal N MOSFETdiscuté ci-dessus ne peut pas former de canal conducteur lorsque vGS < VT et que le tube est dans un état de coupure. Ce n'est que lorsque vGS≥VT qu'un canal peut être formé. Ce genre deMOSFETqui doit former un canal conducteur lorsque vGS≥VT est appelé mode d'améliorationMOSFET. Une fois le canal formé, un courant de drain est généré lorsqu'une tension directe vDS est appliquée entre le drain et la source. L'influence de vDS sur ID, lorsque vGS> VT et est une certaine valeur, l'influence de la tension drain-source vDS sur le canal conducteur et le courant ID est similaire à celle du transistor à effet de champ à jonction. La chute de tension générée par le courant de drain ID le long du canal rend les tensions entre chaque point du canal et la grille non égales. La tension à l’extrémité proche de la source est la plus élevée, là où le canal est le plus épais. La tension à l'extrémité du drain est la plus petite et sa valeur est VGD=vGS-vDS, donc le canal est ici le plus fin. Mais lorsque vDS est petit (vDS