什么是MOS管預夾斷？圖文解析-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2021-03-12
MOS管預夾斷：對于N溝道增強型MOSFET而言，只要UGS>UGS(th)，就會出現反型層，也就是在S、D兩個高濃度摻雜區(qū)之間出現N區(qū)，N溝道由此得名。
然后在UDS之間加了電壓，D是連接電源正極，根據電子帶負電的特性，既然D是正極，在電場力作用下，反型層中的電子就會被吸引到電源正極D，越靠近S，電場能量越小，吸引力越弱，這就導致了反型層在D端比較窄，而在S端比較寬的情況；
如果UDS繼續(xù)增大，電場越強，吸引電子能力越強，反型層靠近D端的自由電子最終被全部吸引到D區(qū)，這樣在靠近D端的地方就出現了載流子濃度極低的情況，也就是夾斷區(qū)出現了。
MOS管就像一個開關，柵極(Gate)決定源極(Souce)到漏極(Drain)的溝道(Channel)是開還是關。
以NMOS為例，圖中綠色代表（N型）富電子區(qū)域，黃色代表（P型）富空穴區(qū)域。P型和N型交界處會有一層耗盡層分隔（也叫空間電荷區(qū)，如圖中白色分界所示）。
VT 是開關的閾值，超過閾值就開，低于閾值就關。柵電壓越大，下方吸引的電子越多，形成的溝道就越深。柵與溝道之間有氧化層隔離。在源漏沒有電壓時溝道寬窄是一樣的。
漏極電壓升高，柵極靠近漏極的相對電壓就小，因此溝道受其影響寬窄不同。由于電流是連續(xù)的，所以窄的地方電流密度大，如下圖所示。這是源漏電流 IDS 是隨其電壓 VDS增大而線性增大的線性區(qū)。
要注意的是，這時柵極電壓絕對值并沒有降低，靠近漏極溝道變窄的原因，是柵極的影響力部分被漏極抵消了。一部分本來可以柵吸引形成溝道的電子，就被漏極正電壓拉過去了。
當漏極電壓繼續(xù)升高，如果超過柵電壓，造成溝道右邊不滿足開通條件而夾斷。之所以出現夾斷點，是因為在這個點，柵極對電子的吸引力被漏極取代。這時候 MOS 管進入飽和區(qū)，電流很難繼續(xù)隨電壓增大。
既然這時候溝道夾斷了，不是應該截止了嗎？為什么還會繼續(xù)有電流？
原因是雖然理論上溝道已經夾斷，但這個夾斷點很薄弱。為什么說它薄弱？
因為夾斷點后面支撐它的不是原來P型區(qū)域，而是電壓升高更吸引電子的漏極及其空間電荷區(qū)。因此電子沖入空間電荷區(qū)，就相當于幾乎沒有阻擋的準自由電子快速被漏極收集。如圖所示。
可以想象，隨著靠近漏極的溝道越來越細，很多高速的電子沖過來，一部分擠過夾斷點進入空間電荷區(qū)，然后被漏極正電場高速收集（形成示意圖中紫色電流）。
漏極電壓越高，夾斷點越后退，造成電子越難穿越，因此飽和區(qū)電流不再隨電壓增大而線性增大，畢竟不是所有電子都能沖過夾斷點。源漏電流電壓曲線下圖所示。
當然，如果漏極的電壓繼續(xù)上升，它的空間電荷區(qū)持續(xù)擴張達到源極，那么源極的電子就會不受溝道和柵壓的控制，直接經過空間電荷區(qū)高速到達漏極，這就是源漏直接穿通了，這時MOS管也就直接損壞了。
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