MOS场效应管分类及结构

MOS场效应管简介及原理（英文）【简介】MOS场效应晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）是一种常用于电子电路的晶体管。

它是一种小型、高度集成的设备，能够控制通过它的电流流动。

MOSFET被广泛应用于数字和模拟电子学、通信系统和电力电子等领域。

【原理】MOSFET的基本工作原理是通过在栅极电极施加电压来控制通过源极和漏极的电导。

通过栅极施加的电压决定了通过MOSFET的电流量。

MOSFET有两种类型：N型（负型）和P型（正型）。

N 型MOSFET的基板材料为n型半导体材料（含电子），而P 型MOSFET的基板材料为p型半导体材料（含空穴）。

这些材料的选择取决于应用，因为它们具有不同的电气特性。

MOSFET在电子电路中广泛应用，因为它们具有小型化、高速度和低功耗等优点。

它们还可以使用现代半导体制造技术轻松制造，使其成本效益高，并且广泛可用。

【英文】MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) is a type of transistor commonly used in electronic circuits. It is a small, highly integrated device that can control the flow of electrical current through it. MOSFETs are used in awide range of applications, including digital and analog electronics, communication systems, and power electronics.The basic principle of operation of a MOSFET is that it controls the flow of electrical current through the gate electrode, which is insulated from the source and drain by a thin oxide layer. When a voltage is applied to the gate electrode, a current flows through the channel between the source and drain, causing the MOSFET to conduct electricity. The voltage applied to the gate electrode determines the amount of current that flows through the MOSFET.There are two main types of MOSFETs: N-type (for negative) and P-type (for positive). N-type MOSFETs have an n-type semiconductor material (containing electrons) as the substrate, while P-type MOSFETs have a p-type semiconductor material (containing holes) as the substrate. These types of materials are chosen based on the application, as they have different electrical properties.MOSFETs are widely used in electronic circuits because of their small size, high speed, and low power consumption. They are also easy to fabricate using modern semiconductor manufacturing techniques, making them cost-effective and widely available.。

场效应管工作原理及结构，由浅入深进行分析，初学者也能学会场效应管实物图片场效应管工作原理及结构介绍MOS管是英文Metal-Oxide-Semiconductor的简称，汉译：金属-氧化物-半导体。

FET是英文Field Effect Transistor的简称，汉译：场效应晶体管或场效应管。

场效应管分为：金属-氧化物-半导体场效应管(MOS-FET)和结型场效应管（junction FET简称JFET）。

金属-氧化物-半导体场效应管金属-氧化物-半导体场效应管(MOS-FET)分为：N沟道和P沟道。

N沟道和P沟道又分为：N沟道增强型和P沟道增强型，N沟道耗尽型和P沟道耗尽型。

结型场效应管场效应管（FET）是利用控制输入回路的电场效应来控制输出电流的一种半导体器件，并以此命名。

它仅靠半导体中的多数载流子导电，因此又称为单极型晶体管。

FET因基制造工艺简单，功耗小，温度特性好，输入电阻高等优点，在国民经济中应用广泛。

结型场效应管分为：N沟道和P沟道。

N沟道和P沟道又分为：N沟道耗尽型和P沟道耗尽型。

场效应管的特点：1、场效应管是电压控制电流的器件，栅极电压控制漏极电流；2、场效应管的控制输入端电流极小，因此它的输入电阻超大；3、它是利用多数载流子导电，因此它有较好的温度稳定性；4、放大电路中的电压放大系数小于三极管组成放大电路的电压放大系数；5、场效应管的抗辐射能力强；6、噪声低。

MOS-FET引脚定义N沟道MOSFETP沟道MOSFET总结：有相交线的是源极，独立的是栅极或门极，剩下一个就是漏极，箭头朝里是N沟道，箭头朝外是P沟道。

MOS-FET寄生二节管方向N沟道由S指向Dp沟道由D指向S总结：二极管方向对于N沟道由S指向D，对于P沟道由D指向S，衬垫箭头方向和寄生二极管箭头方向一致。

MOS-FET电流方向电流方向由D到S电流方向由S到D总结：电流方向对于N沟道由D指向S，对于P沟道由S指向D。

MOS管（金属氧化物半导体场效应管）的封装结构MOS管（金属氧化物半导体场效应管，Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）的封装结构一般采用以下几种形式：
1.TO封装（Tin-Can Outline Package）：这是一种传统的封装形
式，外观类似金属罐。

TO封装通常具有3个引脚，通过引脚与电路进行连接。

MOS管内部的芯片被放置在金属罐体内，并通过引脚与外部电路连接。

2.DIP封装（Dual Inline Package）：DIP封装是一种常见的直插
式封装形式。

它通常包含了两排引脚，引脚与MOS管内部芯片相连。

DIP封装的主要优点是容易安装和替换。

3.SMD封装（Surface Mount Device Package）：SMD封装是一
种表面贴装封装形式，常用于表面贴装技术（SMT）的电子设备制造中。

SMD封装通常具有平面外形，方便在PCB （Printed Circuit Board）上进行组装。

常见的SMD封装类型包括SOIC、QFN和QFP等。

4.Power Package（功率封装）：功率MOS管通常需要具备较大
的功率承受能力和散热性能，因此采用特殊的功率封装结构。

常见的功率封装形式包括TO-220、TO-247和D2PAK等，具有较大的引脚和散热片。

MOS场效应管的基本结构及应用1 MOS管基本结构2 MOS管的输出特性3 MOS管的交流小信号模型4 亚阈值模型5 基本MOS电流镜6 基本差分输入电路1 MOS管基本结构MOS场效应管是以硅为衬底材料，以二氧化硅为绝缘层，以金属铝或掺杂多晶硅为栅，所以成为金属——氧化硅——半导体场效应管，简称MOS管。

每一个MOS管都有两个重掺杂区构成器件的两个端口：源端(S)与漏端(D)和一个重掺杂的多晶硅构成器件的栅级(G)，栅极与沟道之间有栅氧(即薄层SiO2)隔离，输入电阻达1014欧姆以上。

MOS集成电路的工艺比较简单，集成密度高是超大规模集成电路的特点。

NMOS增强型场效应管典型结构如图1所示，其中衬底材料为P型半导体，两个N+区由扩散工艺形成，分别为源区和漏区。

栅氧化层上面是金属电极，称为栅极。

栅氧化层下面及源、漏之间的区域称为沟道区。

源及漏区分别由金属电极接触形成S极，D极。

衬底引出的电极为B极，通常B与源是短接并且接地，但有时也将源极N+与衬底B之间加上反偏电压，此时其特性与S、B短接时不同。

图1 NMOS增强型场效应管结构图MOS 管分为增强型和耗尽型两类，增强型场效应管的特点是栅源电压V GS =0时，栅氧化层下面不存在n 型导电沟道，只有当在栅极上加以正电压V GS >V T (阈值电压)时，才在源、漏之间的P 型材料表面形成一个导电的沟道，使导电类型相同的源、漏区连接起来。

耗尽型场效应管，其主要特点是栅源电压V GS =0时，N 型沟道已经存在了。

控制氧化层中一定数量的正电荷或用离子注入便能做到这一点。

在同一衬底上，生成P 沟道MOS 场效应管和N 沟道MOS 场效应管，这种结构和工艺通常称为COMS 电路结构与工艺。

由于CMOS 电路结构简单，功耗小，因而在MOS 集成电路中，广泛采用电路结构与工艺。

MOS 场效应管在应用中有多种连接方式。

最常用的是共源连接方式，以N 沟道增强型MOS 管为例，如图2所示。

MOS场效应管MOS晶体管金属-氧化物-半导体(Metal-Oxide-Semiconductor)结构的晶体管简称MOS晶体管，有P型MOS管和N型MOS管之分。

MOS管构成的集成电路称为MOS集成电路，而PMOS管和NMOS管共同构成的互补型MOS集成电路即为CMOS-ICMOSFET的结构MOSFET是Metal-Oxide-Silicon Field Effect Transistor的英文缩写，平面型器件结构，按照导电沟道的不同可以分为NMOS和PMOS器件。

MOS器件基于表面感应的原理，是利用垂直的栅压VGS实现对水平IDS的控制。

它是多子（多数载流子）器件。

用跨导描述其放大能力。

MOSFET晶体管的截面图如图1所示在图中，S＝Source，G=Gate,D=Drain。

NMOS和PMOS在结构上完全相像，所不同的是衬底和源漏的掺杂类型。

简单地说，NMOS是在P型硅的衬底上，通过选择掺杂形成N 型的掺杂区，作为NMOS的源漏区；PMOS是在N型硅的衬底上，通过选择掺杂形成P型的掺杂区，作为PMOS的源漏区。

如图所示，两块源漏掺杂区之间的距离称为沟道长度L，而垂直于沟道长度的有效源漏区尺寸称为沟道宽度W。

对于这种简单的结构，器件源漏是完全对称的，只有在应用中根据源漏电流的流向才能最后确认具体的源和漏。

器件的栅电极是具有一定电阻率的多晶硅材料，这也是硅栅MOS器件的命名根据。

在多晶硅栅与衬底之间是一层很薄的优质二氧化硅，它是绝缘介质，用于绝缘两个导电层：多晶硅栅和硅衬底，从结构上看，多晶硅栅-二氧化硅介质-掺杂硅衬底(Poly-Si--SiO2--Si)形成了一个典型的平板电容器，通过对栅电极施加一定极性的电荷，就必然地在硅衬底上感应等量的异种电荷。

这样的平板电容器的电荷作用方式正是MOS器件工作的基础。

MOS管的模型MOS管的等效电路模型及寄生参数如图2所示。

图2中各部分的物理意义为：（1）LG和RG代表封装端到实际的栅极线路的电感和电阻。

MOS管知识最全收录技术参数详解！MOS管的种类及结构MOS管，即金属（Metal）—氧化物（Oxide）—半导体（Semiconductor）场效应晶体管，是一种应用场效应原理工作的半导体器件；和普通双极型晶体管相比，MOS管具有输入阻抗高、噪声低、动态范围大、功耗小、易于集成等优势，在开关电源、镇流器、高频感应加热、高频逆变焊机、通信电源等高频电源领域得到了越来越普遍的应用。

MOS管的种类及结构MOS管是FET的一种（另一种为JFET结型场效应管），主要有两种结构形式：N沟道型和P沟道型；又根据场效应原理的不同，分为耗尽型（当栅压为零时有较大漏极电流）和增强型（当栅压为零，漏极电流也为零，必须再加一定的栅压之后才有漏极电流）两种。

因此，MOS管可以被制构成P沟道增强型、P沟道耗尽型、N沟道增强型、N沟道耗尽型4种类型产品。

图表1 MOS管的4种类型每一个MOS管都提供有三个电极：Gate栅极（表示为“G”）、Source源极（表示为“S”）、Drain漏极（表示为“D”）。

接线时，对于N沟道的电源输入为D，输出为S；P沟道的电源输入为S，输出为D；且增强型、耗尽型的接法基本一样。

图表2 MOS管内部结构图从结构图可发现，N沟道型场效应管的源极和漏极接在N型半导体上，而P沟道型场效应管的源极和漏极则接在P型半导体上。

场效应管输出电流由输入的电压（或称场电压）控制，其输入的电流极小或没有电流输入，使得该器件有很高的输入阻抗，这也是MOS管被称为场效应管的重要原因。

MOS管工作原理1N沟道增强型场效应管原理N沟道增强型MOS管在P型半导体上生成一层SiO2薄膜绝缘层，然后用光刻工艺扩散两个高掺杂的N型区，从N型区引出电极（漏极D、源极S）；在源极和漏极之间的SiO2绝缘层上镀一层金属铝作为栅极G；P型半导体称为衬底，用符号B表示。

由于栅极与其它电极之间是相互绝缘的，所以NMOS又被称为绝缘栅型场效应管。

MOS管一概念:在集成电路中绝缘性场效应管被叫做mos管。

MOS英文全称为Metal-Oxide-Semiconductor即金属-氧化物-半导体，确切的说，这个名字描述了集成电路中MOS管的结构，即：在一定结构的半导体器件上，加上二氧化硅和金属，形成栅极。

从结构上说，MOS管可以分为增强型(E 型)和耗尽型（D型），它们的区别在于当Vgs为0时，增强型（E型）不存在导电沟道，耗尽型（D型）存在导电沟道，原因是E型的导通电压（阈值电压）Vth>0，D型的Vth<0。

MOS管形成的电路通称为MOS电路，但又有不同，PMOS逻辑电路称为PMOS电路，NMOS逻辑电路称为NMOS电路，PMOS和NMOS共同组成的逻辑电路称为CMOS集成电路，MOS和BJT组成的电路称为Bi-CMOS集成电路。

由于MOS 管静态功耗几乎为0，所有的功耗都集中在开关转换的过程中，因此相对BJT而言，MOS管的功耗更低。

因此，在现代工业设计中，MOS管主要用于数字逻辑电路中实现开关逻辑（0、1逻辑）。

二工作原理:双极型晶体管把输入端电流的微小变化放大后，在输出端输出一个大的电流变化。

双极型晶体管的增益就定义为输出输入电流之比（beta）。

另一种晶体管，叫做场效应管（FET），把输入电压的变化转化为输出电流的变化。

分别为电流控制器件和电压控制器件。

FET的增益等于它的跨导(transconductance)gm，定义为输出电流的变化和输入电压变化之比。

场效应管的名字也来源于它的输入端栅（称为gate），通过投影一个电场在一个绝缘层（氧化物SIO2)上来影响流过晶体管的电流。

事实上没有电流流过这个绝缘体（只是一个电容的作用），所以FET管的GATE电流非常小（电容的电流损耗）。

最普通的FET用一薄层二氧化硅来作为GATE极下的绝缘体。

这种晶体管称为金属氧化物半导体(MOS)晶体管，或,金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）（metal oxide semicondutor field effect transistor）。