MOSFET/gate介绍

基本结构与引脚

• 源极 (Source - S)： 电子流入沟道的位置。通常与衬底(B)短接并连接到电路的最低电位（如地GND）（这是理解体效应的关键）。

• 漏极 (Drain - D)： 电子流出沟道的位置，连接到需要负载的较高电位点。

• 栅极 (Gate - G)： 金属或多晶硅电极，与半导体沟道之间隔着一层非常薄的二氧化硅(SiO₂)绝缘层(Gate Oxide)。通过施加电压V_GS来产生电场。输入控制端，阻抗极高（兆欧级GΩ）。

• 衬底/体区 (Body/Bulk - B)： 器件的基础半导体区域，通常是P型硅 (P-Substrate)，用于形成沟道。

 

符号：

• 箭头方向： 始终指向芯片内部/N沟道形成处。
  • 三个引出线：源极(S)，栅极(G)，漏极(D)。
  • 箭头在源极S处： 指向内部表示电子源（N沟道器件），所以是NMOS。
  • 衬底连接： 通常省略，隐含源极S和衬底B短接。有时会画出衬底引脚B用虚线连接。
  • 衬底箭头方向： NPN结二极管的正向导通方向（从P到N）。

               

对于N沟道增强型MOSFET来说，要使其从截止状态进入导通状态，需要满足以下基本条件：

1. 栅源电压条件： V_GS > V_TH

   • V_GS： 是栅极(G)相对于源极(S)的电压。它必须是正电压（G比S电位高）。
   • V_TH： 阈值电压（Threshold Voltage）。这是一个器件固有的重要参数，通常为（0.7V - 5V），由制造工艺决定（材料、掺杂浓度、氧化层厚度等）。这是形成导电沟道所需的最小栅源电压。
   • 意义： 只有当施加的 V_GS 足够大（大于 V_TH）时，才能建立起足够强的电场，将衬底表面反型成N型导电沟道。这是导通的先决条件。

2. 漏源电压条件： V_DS > 0V

   • V_DS： 是漏极(D)相对于源极(S)的电压。在导通状态下，它必须大于0V（D比S电位高）。
   • 意义： 这是为电子流动提供驱动力。只有存在电位差（V_DS > 0），电子才能在形成的N型沟道中从源极（电势较低，电子浓度高）向漏极（电势较高，正在吸收电子）定向移动，形成漏极电流 I_D。当 V_DS 非常小（接近0V）但大于0V时，器件也能在 V_GS > V_TH 的条件下导通一个小电流。

关键总结： 对于N沟道增强型MOSFET来说，同时满足 V_GS > V_TH 和 V_DS > 0V 这两个条件，器件才会导通，形成漏极电流 I_D。