Prinsip kerja mode peningkatan saluran-N MOSFET

(1) Efek kontrol vGS pada ID dan saluran

① Kasus vGS=0

Dapat dilihat bahwa terdapat dua sambungan PN yang saling berurutan antara saluran d dan sumber s dari mode peningkatan.MOSFET.

Ketika tegangan sumber gerbang vGS = 0, bahkan jika tegangan sumber saluran vDS ditambahkan, dan terlepas dari polaritas vDS, selalu ada sambungan PN dalam keadaan bias terbalik. Tidak ada saluran konduktif antara saluran pembuangan dan sumber, sehingga arus saluran ID≈0 saat ini.

② Kasus vGS>0

Jika vGS>0, medan listrik dihasilkan di lapisan isolasi SiO2 antara gerbang dan substrat. Arah medan listrik tegak lurus terhadap medan listrik yang diarahkan dari gerbang ke substrat pada permukaan semikonduktor. Medan listrik ini menolak lubang dan menarik elektron. Lubang tolak menolak: Lubang pada substrat tipe P di dekat gerbang ditolak, meninggalkan ion akseptor tidak bergerak (ion negatif) untuk membentuk lapisan penipisan. Menarik elektron: Elektron (pembawa minoritas) dalam substrat tipe-P tertarik ke permukaan substrat.

(2) Pembentukan saluran konduktif:

Ketika nilai vGS kecil dan kemampuan menarik elektron tidak kuat, masih belum ada saluran konduktif antara saluran dan sumber. Ketika vGS meningkat, semakin banyak elektron yang tertarik ke lapisan permukaan substrat P. Ketika vGS mencapai nilai tertentu, elektron-elektron ini membentuk lapisan tipis tipe-N pada permukaan substrat P dekat gerbang dan terhubung ke dua wilayah N+, membentuk saluran konduktif tipe-N antara saluran pembuangan dan sumber. Jenis konduktivitasnya berlawanan dengan substrat P, sehingga disebut juga lapisan inversi. Semakin besar vGS maka semakin kuat medan listrik yang bekerja pada permukaan semikonduktor, semakin banyak elektron yang tertarik ke permukaan substrat P, semakin tebal saluran konduktif, dan semakin kecil resistansi saluran. Tegangan sumber gerbang ketika saluran mulai terbentuk disebut tegangan penyalaan, dilambangkan dengan VT.

Itusaluran-n MOSFETdibahas di atas tidak dapat membentuk saluran konduktif ketika vGS < VT, dan tabung dalam keadaan terputus. Hanya ketika vGS≥VT saluran dapat dibentuk. Semacam iniMOSFETyang harus membentuk saluran konduktif ketika vGS≥VT disebut mode peningkatanMOSFET. Setelah saluran terbentuk, arus pembuangan dihasilkan ketika tegangan maju vDS diterapkan antara saluran dan sumber. Pengaruh vDS pada ID, ketika vGS>VT dan merupakan nilai tertentu, pengaruh tegangan sumber saluran vDS pada saluran konduktif dan ID arus mirip dengan transistor efek medan persimpangan. Penurunan tegangan yang dihasilkan oleh ID arus pembuangan sepanjang saluran membuat tegangan antara setiap titik saluran dan gerbang tidak lagi sama. Tegangan pada ujung yang dekat dengan sumber adalah yang terbesar, sedangkan salurannya paling tebal. Tegangan pada ujung saluran adalah yang terkecil, dan nilainya VGD=vGS-vDS, sehingga saluran di sini adalah yang paling tipis. Namun ketika vDS kecil (vDS