1．vgs對(duì)id及溝道的控制作用
(a)
(b)
(c)
圖 1
mos管的源極和襯底通常是接在一起的(大多數(shù)管子在出廠(chǎng)前已連接好)。從圖1(a)可以看出，增強(qiáng)型mos管的漏極d和源極s之間有兩個(gè)背靠背的pn結(jié)。當(dāng)柵-源電壓vgs=0時(shí)，即使加上漏-源電壓vds，而且不論vds的極性如何，總有一個(gè)pn結(jié)處于反偏狀態(tài)，漏-源極間沒(méi)有導(dǎo)電溝道，所以這時(shí)漏極電流id≈0。
若在柵-源極間加上正向電壓，即vgs＞0，則柵極和襯底之間的sio2絕緣層中便產(chǎn)生一個(gè)垂直于半導(dǎo)體表面的由柵極指向襯底的電場(chǎng)，這個(gè)電場(chǎng)能排斥空穴而吸引電子，因而使柵極附近的p型襯底中的空穴被排斥，剩下不能移動(dòng)的受主離子(負(fù)離子)，形成耗盡層，同時(shí)p襯底中的電子（少子）被吸引到襯底表面。當(dāng)vgs數(shù)值較小，吸引電子的能力不強(qiáng)時(shí)，漏-源極之間仍無(wú)導(dǎo)電溝道出現(xiàn)，如圖1(b)所示。vgs增加時(shí)，吸引到p襯底表面層的電子就增多，當(dāng)vgs達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，這些電子在柵極附近的p襯底表面便形成一個(gè)n型薄層，且與兩個(gè)n+區(qū)相連通，在漏-源極間形成n型導(dǎo)電溝道，其導(dǎo)電類(lèi)型與p襯底相反，故又稱(chēng)為反型層，如圖1(c)所示。vgs越大，作用于半導(dǎo)體表面的電場(chǎng)就越強(qiáng)，吸引到p襯底表面的電子就越多，導(dǎo)電溝道越厚，溝道電阻越小。我們把開(kāi)始形成溝道時(shí)的柵-源極電壓稱(chēng)為開(kāi)啟電壓，用vt表示。
由上述分析可知，n溝道增強(qiáng)型mos管在vgs＜vt時(shí)，不能形成導(dǎo)電溝道，管子處于截止?fàn)顟B(tài)。只有當(dāng)vgs≥vt時(shí)，才有溝道形成，此時(shí)在漏-源極間加上正向電壓vds，才有漏極電流產(chǎn)生。而且vgs增大時(shí)，溝道變厚，溝道電阻減小，id增大。這種必須在vgs≥vt時(shí)才能形成導(dǎo)電溝道的mos管稱(chēng)為增強(qiáng)型mos管。
2．vds對(duì)id的影響
(a)
(b)
(c)
圖 2
如圖2(a)所示，當(dāng)vgs>vt且為一確定值時(shí)，漏-源電壓vds對(duì)導(dǎo)電溝道及電流id的影響與結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管相似。漏極電流id沿溝道產(chǎn)生的電壓降使溝道內(nèi)各點(diǎn)與柵極間的電壓不再相等，靠近源極一端的電壓最大，這里溝道最厚，而漏極一端電壓最小，其值為vgd=vgs - vds，因而這里溝道最薄。但當(dāng)vds較?。╲ds<vgs–vt）時(shí)，它對(duì)溝道的影響不大，這時(shí)只要vgs一定，溝道電阻幾乎也是一定的，所以id隨vds近似呈線(xiàn)性變化。
隨著vds的增大，靠近漏極的溝道越來(lái)越薄，當(dāng)vds增加到使vgd=vgs-vds=vt(或vds=vgs-vt)時(shí)，溝道在漏極一端出現(xiàn)預(yù)夾斷，如圖2(b)所示。再繼續(xù)增大vds，夾斷點(diǎn)將向源極方向移動(dòng)，如圖2(c)所示。由于vds的增加部分幾乎全部降落在夾斷區(qū)，故id幾乎不隨vds增大而增加，管子進(jìn)入飽和區(qū)，id幾乎僅由vgs決定。