什么是MOS管預夾斷？圖文解析-KIA MOS管

MOS管預夾斷

MOS管預夾斷：對于N溝道增強型MOSFET而言，只要UGS>UGS(th)，就會(huì )出現反型層，也就是在S、D兩個(gè)高濃度摻雜區之間出現N區，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(chǎng)力作用下，反型層中的電子就會(huì )被吸引到電源正極D，越靠近S，電場(chǎng)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繼續增大，電場(chǎng)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，這樣在靠近D端的地方就出現了載流子濃度極低的情況，也就是夾斷區出現了。

什么是MOS管預夾斷-詳解

MOS管就像一個(gè)開(kāi)關(guān)，柵極(Gate)決定源極(Souce)到漏極(Drain)的溝道(Channel)是開(kāi)還是關(guān)。

以NMOS為例，圖中綠色代表（N型）富電子區域，黃色代表（P型）富空穴區域。P型和N型交界處會(huì )有一層耗盡層分隔（也叫空間電荷區，如圖中白色分界所示）。

VT 是開(kāi)關(guān)的閾值，超過(guò)閾值就開(kāi)，低于閾值就關(guān)。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(méi)有電壓時(shí)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(xiàn)性增大的線(xiàn)性區。

要注意的是，這時(shí)柵極電壓絕對值并沒(méi)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(lái)可以柵吸引形成溝道的電子，就被漏極正電壓拉過(guò)去了。

當漏極電壓繼續升高，如果超過(guò)柵電壓，造成溝道右邊不滿(mǎn)足開(kāi)通條件而夾斷。之所以出現夾斷點(diǎn)，是因為在這個(gè)點(diǎn)，柵極對電子的吸引力被漏極取代。這時(shí)候 MOS 管進(jìn)入飽和區，電流很難繼續隨電壓增大。

既然這時(shí)候溝道夾斷了，不是應該截止了嗎？為什么還會(huì )繼續有電流？

原因是雖然理論上溝道已經(jīng)夾斷，但這個(gè)夾斷點(diǎn)很薄弱。為什么說(shuō)它薄弱？

因為夾斷點(diǎn)后面支撐它的不是原來(lái)P型區域，而是電壓升高更吸引電子的漏極及其空間電荷區。因此電子沖入空間電荷區，就相當于幾乎沒(méi)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(zhù)靠近漏極的溝道越來(lái)越細，很多高速的電子沖過(guò)來(lái)，一部分擠過(guò)夾斷點(diǎn)進(jìn)入空間電荷區，然后被漏極正電場(chǎng)高速收集（形成示意圖中紫色電流）。

漏極電壓越高，夾斷點(diǎn)越后退，造成電子越難穿越，因此飽和區電流不再隨電壓增大而線(xiàn)性增大，畢竟不是所有電子都能沖過(guò)夾斷點(diǎn)。源漏電流電壓曲線(xiàn)下圖所示。

當然，如果漏極的電壓繼續上升，它的空間電荷區持續擴張達到源極，那么源極的電子就會(huì )不受溝道和柵壓的控制，直接經(jīng)過(guò)空間電荷區高速到達漏極，這就是源漏直接穿通了，這時(shí)MOS管也就直接損壞了。

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