Princípio de funcionamento do modo de aprimoramento de canal N MOSFET

(1) O efeito de controle do vGS no ID e no canal

① Caso de vGS=0

Pode-se ver que existem duas junções PN consecutivas entre o dreno d e a fonte s do modo de aprimoramentoMOSFET.

Quando a tensão porta-fonte vGS = 0, mesmo que a tensão dreno-fonte vDS seja adicionada, e independentemente da polaridade de vDS, sempre há uma junção PN no estado de polarização reversa. Não há canal condutor entre o dreno e a fonte, portanto a corrente de dreno ID≈0 neste momento.

② O caso de vGS>0

Se vGS>0, um campo elétrico é gerado na camada isolante de SiO2 entre a comporta e o substrato. A direção do campo elétrico é perpendicular ao campo elétrico direcionado da porta ao substrato na superfície semicondutora. Este campo elétrico repele buracos e atrai elétrons. Buracos repelentes: Os buracos no substrato tipo P próximos ao portão são repelidos, deixando íons aceitadores imóveis (íons negativos) para formar uma camada de depleção. Atrair elétrons: Os elétrons (portadores minoritários) no substrato tipo P são atraídos para a superfície do substrato.

(2) Formação de canal condutor:

Quando o valor de vGS é pequeno e a capacidade de atrair elétrons não é forte, ainda não há canal condutor entre o dreno e a fonte. À medida que o vGS aumenta, mais elétrons são atraídos para a camada superficial do substrato P. Quando vGS atinge um determinado valor, esses elétrons formam uma fina camada tipo N na superfície do substrato P próximo à porta e são conectados às duas regiões N+, formando um canal condutor tipo N entre o dreno e a fonte. Seu tipo de condutividade é oposto ao do substrato P, por isso também é chamada de camada de inversão. Quanto maior for o vGS, mais forte será o campo elétrico que atua na superfície do semicondutor, mais elétrons serão atraídos para a superfície do substrato P, mais espesso será o canal condutor e menor será a resistência do canal. A tensão porta-fonte quando o canal começa a se formar é chamada de tensão de ativação, representada por VT.

OCanal N MOSFETdiscutido acima não pode formar um canal condutor quando vGS < VT e o tubo está em estado de corte. Somente quando vGS≥VT um canal pode ser formado. Esse tipo deMOSFETque deve formar um canal condutor quando vGS≥VT é chamado de modo de aprimoramentoMOSFET. Após a formação do canal, uma corrente de dreno é gerada quando uma tensão direta vDS é aplicada entre o dreno e a fonte. A influência de vDS no ID, quando vGS>VT e é um determinado valor, a influência da tensão dreno-fonte vDS no canal condutor e na corrente ID é semelhante à do transistor de efeito de campo de junção. A queda de tensão gerada pela corrente de dreno ID ao longo do canal faz com que as tensões entre cada ponto do canal e a porta não sejam mais iguais. A tensão na extremidade próxima à fonte é maior, onde o canal é mais espesso. A tensão na extremidade do dreno é a menor e seu valor é VGD=vGS-vDS, portanto o canal é o mais fino aqui. Mas quando o vDS é pequeno (vDS