绝缘栅场效应管

出处：按学科分类—工业技术 北京出版社《现代综合机械设计手册下》第2731页（1160字）

绝缘栅场效应管利用的是半导体表面的电场效应，因此也称表面场效应管。绝缘栅场效应管有N型沟道和P型沟道两类，每类又分为增强型和耗尽型两种。所谓耗尽型就是当U_os=0时存在导电沟道，即I_D0；增强型就是U_Gs=0时没有导电沟道，即I_D=0，只有当｜U_Gs｜＞0才开始有I_D。

如图8．3－17所示，N沟道增强型绝缘栅场效应管的结构见图a)，它是以一块杂质浓度较低的P型薄硅片作为衬底，在衬底上扩散两个相距很近的高掺杂浓度的N⁺区，并在硅片表面生成一层很薄的二氧化硅绝缘层，在二氧化硅表面及两个N⁺区的表面分别安置栅极G、漏极D和源极S。图b)和c)所示分别是N型沟道和P型沟道绝缘栅场效应管的符号，图b)中箭头方向表示由P衬底指向N沟道，图c)中箭头方向表示由P沟道指向N衬底。

图8．3－17 绝缘栅场效应管的结构和符号

N型沟道增强型绝缘栅场效应管的基本工作原理如图8．3－18所示。由图a)可见，N⁺型漏区和N⁺型源区之间被P型衬底隔开，当U_Gs=0时，不论漏源极间所加电压的极性如何，因其中总有一个PN结反向偏置，所以漏极电流ID近似为零。如图b)所示，若在栅源间加正向电压U_Gs，将产生垂直于衬底表面的电场，在此电场的作用下，P型衬底中的电子受到电场力的吸引到达表层，除填补空穴形成负离子的耗尽层外，还在表面形成一个N型层，通常称其为反型层，即为沟通源区和漏区的N型导电沟道。U_Gs的正值愈高，导电沟道就愈宽，在漏源极电源U_DD的作用下将产生漏极电流I_D，使该场效应管导通。在一定的漏源电压U_Ds下，由不导通变为导通的临界栅源电压，称为开启电压，用U_T表示。显然，只有当U_Gs≥Ur时，电流ID才随U_Gs的变化而变化，此时栅源电压U_Gs才能实现对漏极电流I_n的控制作用。

图8．3－18 N型沟道增强型绝缘栅场效应管的工作原理

a)U_Gs=0时没有导电沟道；

b)U_Gs≥U_T出现N型沟道

N型沟道增强型绝缘栅场效应管的输出特性和转移特性分别如图8．3－19a)和b)所示。其输出特性曲线分为可变电阻区、恒流区和击穿区。绝缘栅场效应管的参数与结型管基本相同，但增强型管不用夹断电压U_P而是用开启电压U_T来表征其特性的。

图8．3－19 N型沟道增强型绝缘栅场效应管特性曲线