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場效電晶體的工作原理
場效電晶體工作原理用一句話說,就是“漏極-源極間流經溝道的ID,用以柵極與溝道間的pn結形成的反偏的柵極電壓控制ID”。更正確地說,ID流經通路的寬度,即溝道截面積,它是由pn結反偏的變化,產生耗盡層擴充套件變化控制的緣故。在VGS=0的非飽和區域,表示的過渡層的擴充套件因為不很大,根據漏極-源極間所加VDS的電場,源極區域的某些電子被漏極拉去,即從漏極向源極有電流ID流動。從門極向漏極擴充套件的過度層將溝道的一部分構成堵塞型,ID飽和。將這種狀態稱為夾斷。這意味著過渡層將溝道的一部分阻擋,並不是電流被切斷。
在過渡層由於沒有電子、空穴的自由移動,在理想狀態下幾乎具有絕緣特性,通常電流也難流動。但是此時漏極-源極間的電場,實際上是兩個過渡層接觸漏極與門極下部附近,由於漂移電場拉去的高速電子透過過渡層。因漂移電場的強度幾乎不變產生ID的飽和現象。其次,VGS向負的方向變化,讓VGS=VGS(off),此時過渡層大致成為覆蓋全區域的狀態。而且VDS的電場大部分加到過渡層上,將電子拉向漂移方向的電場,只有靠近源極的很短部分,這更使電流不能流通。
浮柵MOS電晶體的工作原理是利用浮柵上儲存的電荷量來改變MOS管的閾值電壓,從而改變MOS管的外部特性。過程描述如下:當MOS管柵極加上較高的電壓(20V左右),源極接地,漏極浮空,然後會產生大量高能電子,由於電子密度大,有的電子到襯底和浮柵之間的二氧化矽層,由於選擇柵有高電壓,這些電子透過隧穿氧化層(Tunnel Oxide,PS:自己翻譯,不一定準確)到達浮柵。當移除外部電壓,由於浮柵沒有放電迴路,所以電子會留在浮柵上。當浮柵帶有電子,襯底表面感應的是正電荷,這樣使得MOS管導通電壓變高。
反之,當控制柵極接地,襯底加上較高電壓,源、漏極開路,電子會從浮柵中“吸出”,MOS管導通電壓變低。
浮柵中電荷量,影響到MOS管的導通電壓,從而代表不同的儲存資訊。比如說一個杯子,沒有水的時候,代表“0”,當水超過一半,代表“1”。