高效保養指南：第191期機電工程設備維護與N溝道增強型絕緣柵場效應管介紹

介紹一種特殊的場效應晶體管：N溝道增強型絕緣柵場效應管。本文將詳細解釋其結構和工作原理。

圖1展示了這種場效應晶體管的內部結構。它由一塊摻雜濃度較低的P型硅片構成，這塊硅片被稱為襯底。在這塊襯底的表面，有兩個高摻雜濃度的N+區被擴散形成，并且在其表面覆蓋了一層薄薄的二氧化硅絕緣層。在這層絕緣層的表面上，以及兩個N+區的表面，分別放置了三個電極：柵極G、源極S和漏極D。

從圖中可以看出，柵極與其它各電極及硅片之間是絕緣的，因此這種晶體管被稱為“絕緣柵場效應管”或金屬-氧化物-半導體場效應管，簡稱MOS場效應管或MOS晶體管。由于柵極是絕緣的，柵極電流幾乎為零，柵源電阻（輸入電阻）Rgs非常高，可達104歐姆，比結型場效應管的柵源電阻高出許多。

在圖中的N+型漏區和N+型源區之間，被P型襯底隔開，使得漏極和源極之間像是兩個背靠背的PN結。當沒有施加電壓時，不管是在漏極和源極之間加上什么極性的電壓，總有一個PN結是反向偏置的，其電阻很大，因此不會產生漏極電流Id，即沒有原始導通溝道。

如果在柵極和源極之間施加正向電壓Vgs，情況就會發生變化。當Vgs作用時，會在襯底表面產生一個垂直的電場。由于二氧化硅絕緣層很薄，即使是很小的Vgs（只有幾伏），也能產生很強的電場強度（可達105～106伏/厘米）。在這種強電場的作用下，P型硅襯底中的電子被吸引到表面層，填補空穴形成耗盡層。如果繼續增加Vgs的值，表面層的電子數量更多，將會在表面形成一個N型的層，這個層被稱為“反型層”。它就是連接源區和漏區的N型導電溝道。當Vgs越正時，導通溝道就越厚。一旦形成了導電溝道，在漏極電源Ed的作用下，就會產生漏極電流Id，使得晶體管導通。

通過這種結構和工作原理，N溝道增強型絕緣柵場效應管能夠在微小的電壓變化下實現高效的電流控制，是現代電子設備中不可或缺的組件之一。

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(責任編輯：佚名)