NMOS基础以及三个工作状态详解

NMOS基础以及三个工作状态详解

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/weixin_44634860/article/details/144917960

在电子工程领域，MOS管（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）是基础且重要的元器件之一。其中，NMOS管（N沟道MOS管）因其独特的结构和工作原理，在各种电路设计中扮演着关键角色。本文将从NMOS管的标识开始，深入解析其三个主要工作状态，帮助读者建立清晰的理解框架。

NMOS标识

NMOS管的简易结构图如下：

NMOS管的标识如下：

• NMOS中G极与D极、S极、还有衬底为直接相连，所以G极为左侧单独的；
• G极右侧三条短线分别代表D极、衬底还有S极，其中衬底与S极直接相连，所以二者在标识中是连接在一起的；
• NMOS工作时会将衬底中的电子吸引到靠近G极的一侧，与D极、S极共同构成N沟道，因此，NMOS标识中衬底的箭头指向G极，NMOS即N沟道MOS管；
• S极与D极中多子为带有负电荷的电子，衬底中多子为带有正电荷的空穴，衬底与D极之间的PN会形成PN结，而衬底与S极时连在一起的，所以NMOS的体二极管由S极（衬底）指向D极；

NMOS工作原理

1. 0<Vgs<Vgs(th)时，衬底中的电子被吸收靠近G极的一端，构成PN结，此时只有PN结形成，N沟道并未形成；此时处于截止区；

2. Vgs＞Vgs(th)，Vds=0时，衬底中的电子被吸收靠近G极的一端，跨过PN结，将S极与D极连接起来，形成N沟道；（此时N沟道虽然形成，但是D极与S极之间无电压，也就没有电流流过，Id=0） 此时处于截止区和可变电阻区（也称线性区）的临界点；

3. Vgs＞Vgs(th)，Vds<Vgs-Vgs(th)（即Vgd>Vgs(th)）时，N沟道形成且没有被夹断，Vds与N沟道构成一个回路；N沟道的阻抗由Vgs来决定，通过调节Vgs的大小可以调节N沟道的阻值，Vgs越大，阻值越小；当阻值确定时，流过N沟道的电流Id随着Vds的变化而变化；此时处于可变电阻区（线性区）；

4. Vgs＞Vgs(th)，Vds=Vgs-Vgs(th)（即Vgd=Vgs(th)）时，N沟道形成，且处于被夹断的临界；此时处于可变电阻区（线性区）和恒流区（饱和区）的临界点（预夹断点）；

5. Vgs＞Vgs(th)，Vds>Vgs-Vgs(th)（即Vgd<Vgs(th)）时，N沟道形成，但是被夹断；N沟道的阻抗依然由Vgs来决定，通过调节Vgs的大小可以调节N沟道的阻值；当阻值确定时，由于N沟道被夹断，流过N沟道的电流是一定的，不会随Vds的变化而变化；此时处于恒流区（饱和区）；