高效保养指南：第191期机电工程设备维护与N沟道增强型绝缘栅场效应管介绍

介绍一种特殊的场效应晶体管：N沟道增强型绝缘栅场效应管。本文将详细解释其结构和工作原理。

图1展示了这种场效应晶体管的内部结构。它由一块掺杂浓度较低的P型硅片构成，这块硅片被称为衬底。在这块衬底的表面，有两个高掺杂浓度的N+区被扩散形成，并且在其表面覆盖了一层薄薄的二氧化硅绝缘层。在这层绝缘层的表面上，以及两个N+区的表面，分别放置了三个电极：栅极G、源极S和漏极D。

从图中可以看出，栅极与其它各电极及硅片之间是绝缘的，因此这种晶体管被称为“绝缘栅场效应管”或金属-氧化物-半导体场效应管，简称MOS场效应管或MOS晶体管。由于栅极是绝缘的，栅极电流几乎为零，栅源电阻（输入电阻）Rgs非常高，可达104欧姆，比结型场效应管的栅源电阻高出许多。

在图中的N+型漏区和N+型源区之间，被P型衬底隔开，使得漏极和源极之间像是两个背靠背的PN结。当没有施加电压时，不管是在漏极和源极之间加上什么极性的电压，总有一个PN结是反向偏置的，其电阻很大，因此不会产生漏极电流Id，即没有原始导通沟道。

如果在栅极和源极之间施加正向电压Vgs，情况就会发生变化。当Vgs作用时，会在衬底表面产生一个垂直的电场。由于二氧化硅绝缘层很薄，即使是很小的Vgs（只有几伏），也能产生很强的电场强度（可达105～106伏/厘米）。在这种强电场的作用下，P型硅衬底中的电子被吸引到表面层，填补空穴形成耗尽层。如果继续增加Vgs的值，表面层的电子数量更多，将会在表面形成一个N型的层，这个层被称为“反型层”。它就是连接源区和漏区的N型导电沟道。当Vgs越正时，导通沟道就越厚。一旦形成了导电沟道，在漏极电源Ed的作用下，就会产生漏极电流Id，使得晶体管导通。

通过这种结构和工作原理，N沟道增强型绝缘栅场效应管能够在微小的电压变化下实现高效的电流控制，是现代电子设备中不可或缺的组件之一。

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(责任编辑：佚名)