数电技术基础大恶补03：二极管门电路与MOS管结构原理

1.二极管的开关特性

半导体二极管大家都不陌生了，这里就不介绍了，直接来看它的开关特性吧：



从图中的电压电流曲线可以看出，正电压导通，负电压截至，但是负电压过大也可能击穿二极管。

图中所示的二极管开关电路，输入高电平时输出高电平、输入低电平时输出低电平。

2.二极管与门电路

二极管与门电路虽然很简单，但是存在严重缺点，具体看第四点。

3.二极管或门电路

二极管或门电路也很简单，但是也存在严重缺点，具体看第四点。

4.二极管门电路的缺点

		电平有偏移，与门3.3v，或门2.3v，判断高低电平的标准差距太大
		带负载能力较差，负载电阻改变时会影响输出的高电平
		目前只用于IC内部的逻辑单元

5.MOS管结构与工作原理

结构：

在P型半导体衬底(图中用B标示)上，制作两个高掺杂浓度的N型区,形成MOS管的源极S( Source)和漏极D( Drain)。第三个电极称为栅极G(Gate)，通常用金属铝或多晶硅制作。栅极和衬底之间被二氧化硅绝缘层隔开，绝缘层的厚度极薄,在0.1 μum以内。

原理：

如果在漏极D和源极S之间加上电压Vds,而令栅极G和源极S之间的电压Vgs=0,则由于漏极D和源极S之间相当于两PN结背向地串联,所以D-S间不导通,iD=0。

当栅极G和源极S之间加有正电压Vgs,而且Vgs大于某个电压值Vgs(th) 时，构成了D-S间的导电沟道，于是有iD流通。Vgs(th) 称为MOS管的开启电压。MOS管随着Vgs的升高，导电沟道的截面积也将加大,i增加。因此，可以通过改变Vgs控制iD的大小。

总结就是说：在DS两极加电压，DS不导通；在GS加电压，DS间形成沟道使得DS导通。

6.MOS管的输入输出特性

特性曲线分为3个区：

	当Vgs < Vgs(th) 时，也就是小于启动电压时，这部分区域成为截至区
	当Vgs > Vgs(th) 时，如上图所示，虚线左边成为可变电阻区，其等效电阻的大小与Vgs有关
					  		      虚线右边是恒流区，此时电流基本上由Vgs决定

7.MOS管的基本开关电路

如图所示，当Vi输入为低电平时，DS不导通，Vo输出高电平；当Vi输入为高电平时，DS导通，Vo输出低电平；

8.四种类型的MOS管

		N沟道增强型MOS管
		P沟道增强型MOS管
		N沟道耗尽型MOS管
		P沟道耗尽型MOS管

区分NP两种类型，看的是形成什么样的电沟道，要是形成N型电沟道使DS导通则为N型

区分增强型和耗尽型，看的是是否本身存在电沟道，若本身没有沟道，需要在GS间加压形成则是增强型，相反，若本身存在沟道而加压使得沟道夹断的则是耗尽型。