MOSFET是如何成为一个电流源的呢?
当VGS>VTH时,MOSFET表现为一个压控电阻;但是,能让MOSFET成为现在集成电路中的翘楚,肯定不是只是压控电阻这么简单呢。
当漏极电压逐够大的时候,MOS管会表现为一个压控电流源。这使得MOSFET可以成为一个放大器。
那到底是什么让MOSFET可以成为一个压控电流源呢? 我觉得是MOSFET的通道夹断效应(channel Pinch-off)。
那什么是通道夹断效应呢?
(1)当栅极和P型衬底接触面之间的电势差大于VTH时,开始形成沟道。如果VD=VS=0时,虽然沟道形成,但是还是没有电流,因此沿着沟道长度处的电势相等。
(2)加大VD的电压,使得VD>0&VG-VD>Vth,沟道中开始有电流形成,而由于沟道电阻的存在,所以沿着沟道长度处的电势是不等的,靠近源极处为0,而靠近漏极处为VD。所以此时,栅极和P型衬底接触面之间的电势差也是不等的,靠近源极处为VG,而靠近漏极处为VG-VD。
(3)继续加大VD的电压,使得VG-VD=Vth,此时在x=L,即漏极处,沟道截止。即产生通道夹断效应。
(4)在继续加大VD的电压,使得VG-VD
那在L1和L之间没有通道了,那是不是就没有电流了呢?
答案当然不是啦,要不然MOSFET管就不会像今天这么流行了。
因为漏极是n型掺杂,衬底为P型掺杂,所以漏极和衬底之间有一个PN结,且VD>0, VSUB=0,即n区域的电势高于P区域的电势,即PN结处于反偏状态,所以其存在耗尽区。而耗尽区内的电场,则会把到达沟道截止处的电子吸引过来,保证电子可以继续通过。
但是,此时,VD不会对电流的大小具有显著影响了,这时MOSFET就表现为一个恒流源。