什么是MOS管預(yù)夾斷？圖文解析-KIA MOS管
信息來(lái)源：本站 日期：2021-03-12
MOS管預(yù)夾斷：對(duì)于N溝道增強(qiáng)型MOSFET而言，只要UGS>UGS(th)，就會(huì)出現(xiàn)反型層，也就是在S、D兩個(gè)高濃度摻雜區(qū)之間出現(xiàn)N區(qū)，N溝道由此得名。
然后在UDS之間加了電壓，D是連接電源正極，根據(jù)電子帶負(fù)電的特性，既然D是正極，在電場(chǎng)力作用下，反型層中的電子就會(huì)被吸引到電源正極D，越靠近S，電場(chǎng)能量越小，吸引力越弱，這就導(dǎo)致了反型層在D端比較窄，而在S端比較寬的情況；
如果UDS繼續(xù)增大，電場(chǎng)越強(qiáng)，吸引電子能力越強(qiáng)，反型層靠近D端的自由電子最終被全部吸引到D區(qū)，這樣在靠近D端的地方就出現(xiàn)了載流子濃度極低的情況，也就是夾斷區(qū)出現(xiàn)了。
MOS管就像一個(gè)開(kāi)關(guān)，柵極(Gate)決定源極(Souce)到漏極(Drain)的溝道(Channel)是開(kāi)還是關(guān)。
以NMOS為例，圖中綠色代表（N型）富電子區(qū)域，黃色代表（P型）富空穴區(qū)域。P型和N型交界處會(huì)有一層耗盡層分隔（也叫空間電荷區(qū)，如圖中白色分界所示）。
VT 是開(kāi)關(guān)的閾值，超過(guò)閾值就開(kāi)，低于閾值就關(guān)。柵電壓越大，下方吸引的電子越多，形成的溝道就越深。柵與溝道之間有氧化層隔離。在源漏沒(méi)有電壓時(shí)溝道寬窄是一樣的。
漏極電壓升高，柵極靠近漏極的相對(duì)電壓就小，因此溝道受其影響寬窄不同。由于電流是連續(xù)的，所以窄的地方電流密度大，如下圖所示。這是源漏電流 IDS 是隨其電壓 VDS增大而線性增大的線性區(qū)。
要注意的是，這時(shí)柵極電壓絕對(duì)值并沒(méi)有降低，靠近漏極溝道變窄的原因，是柵極的影響力部分被漏極抵消了。一部分本來(lái)可以柵吸引形成溝道的電子，就被漏極正電壓拉過(guò)去了。
當(dāng)漏極電壓繼續(xù)升高，如果超過(guò)柵電壓，造成溝道右邊不滿(mǎn)足開(kāi)通條件而夾斷。之所以出現(xiàn)夾斷點(diǎn)，是因?yàn)樵谶@個(gè)點(diǎn)，柵極對(duì)電子的吸引力被漏極取代。這時(shí)候 MOS 管進(jìn)入飽和區(qū)，電流很難繼續(xù)隨電壓增大。
既然這時(shí)候溝道夾斷了，不是應(yīng)該截止了嗎？為什么還會(huì)繼續(xù)有電流？
原因是雖然理論上溝道已經(jīng)夾斷，但這個(gè)夾斷點(diǎn)很薄弱。為什么說(shuō)它薄弱？
因?yàn)閵A斷點(diǎn)后面支撐它的不是原來(lái)P型區(qū)域，而是電壓升高更吸引電子的漏極及其空間電荷區(qū)。因此電子沖入空間電荷區(qū)，就相當(dāng)于幾乎沒(méi)有阻擋的準(zhǔn)自由電子快速被漏極收集。如圖所示。
可以想象，隨著靠近漏極的溝道越來(lái)越細(xì)，很多高速的電子沖過(guò)來(lái)，一部分?jǐn)D過(guò)夾斷點(diǎn)進(jìn)入空間電荷區(qū)，然后被漏極正電場(chǎng)高速收集（形成示意圖中紫色電流）。
漏極電壓越高，夾斷點(diǎn)越后退，造成電子越難穿越，因此飽和區(qū)電流不再隨電壓增大而線性增大，畢竟不是所有電子都能沖過(guò)夾斷點(diǎn)。源漏電流電壓曲線下圖所示。
當(dāng)然，如果漏極的電壓繼續(xù)上升，它的空間電荷區(qū)持續(xù)擴(kuò)張達(dá)到源極，那么源極的電子就會(huì)不受溝道和柵壓的控制，直接經(jīng)過(guò)空間電荷區(qū)高速到達(dá)漏極，這就是源漏直接穿通了，這時(shí)MOS管也就直接損壞了。
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