หลักการทำงานของโหมดเพิ่มประสิทธิภาพ N-channel MOSFET

(1) ผลการควบคุมของ vGS บน ID และช่องสัญญาณ

1 กรณีของ vGS=0

จะเห็นได้ว่ามีจุดเชื่อมต่อ PN แบบ back-to-back สองจุดระหว่างเดรน d และแหล่งที่มาของโหมดการปรับปรุงมอสเฟต.

เมื่อแรงดันเกต-แหล่งกำเนิด vGS=0 แม้ว่าแรงดันไฟฟ้าเดรน-แหล่งกำเนิด vDS จะถูกเพิ่มเข้าไป และไม่ว่าขั้วของ vDS จะเป็นอย่างไร ก็จะมีจุดเชื่อมต่อ PN ในสถานะเอนเอียงย้อนกลับเสมอ ไม่มีช่องทางนำไฟฟ้าระหว่างท่อระบายและแหล่งกำเนิด ดังนั้นกระแสไฟท่อระบาย IDγ0 ในขณะนี้

② กรณีของ vGS>0

หาก vGS>0 สนามไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้นในชั้นฉนวน SiO2 ระหว่างเกตและซับสเตรต ทิศทางของสนามไฟฟ้าตั้งฉากกับสนามไฟฟ้าที่ส่งจากเกตไปยังสารตั้งต้นบนพื้นผิวเซมิคอนดักเตอร์ สนามไฟฟ้านี้จะผลักรูและดึงดูดอิเล็กตรอน รูผลักกัน: รูในซับสเตรตประเภท P ใกล้กับเกตจะถูกผลักออก ปล่อยให้ไอออนตัวรับที่ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ (ไอออนลบ) ก่อตัวเป็นชั้นพร่อง ดึงดูดอิเล็กตรอน: อิเล็กตรอน (พาหะส่วนน้อย) ในสารตั้งต้นประเภท P จะถูกดึงดูดไปที่พื้นผิวของสารตั้งต้น

(2) การก่อตัวของช่องทางนำไฟฟ้า:

เมื่อค่า vGS น้อยและความสามารถในการดึงดูดอิเล็กตรอนไม่แรงก็ยังไม่มีช่องทางนำไฟฟ้าระหว่างท่อเดรนกับแหล่งกำเนิด เมื่อ vGS เพิ่มขึ้น อิเล็กตรอนจะถูกดึงดูดไปที่ชั้นผิวของสารตั้งต้น P มากขึ้น เมื่อ vGS ถึงค่าที่กำหนด อิเล็กตรอนเหล่านี้จะก่อตัวเป็นชั้นบาง ๆ ชนิด N บนพื้นผิวของสารตั้งต้น P ใกล้กับเกต และเชื่อมต่อกับบริเวณ N+ ทั้งสอง ทำให้เกิดช่องทางนำไฟฟ้าประเภท N ระหว่างท่อระบายและแหล่งกำเนิด ประเภทการนำไฟฟ้าตรงข้ามกับสารตั้งต้น P ดังนั้นจึงเรียกว่าชั้นผกผัน ยิ่ง vGS มีขนาดใหญ่ สนามไฟฟ้าที่กระทำบนพื้นผิวเซมิคอนดักเตอร์ก็จะยิ่งแรงขึ้นเท่าใด อิเล็กตรอนจะถูกดึงดูดไปที่พื้นผิวของสารตั้งต้น P มากขึ้นเท่านั้น ช่องสื่อกระแสไฟฟ้าก็จะยิ่งหนาขึ้น และความต้านทานของช่องสัญญาณก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น แรงดันไฟฟ้าระหว่างเกตและแหล่งกำเนิดเมื่อช่องสัญญาณเริ่มก่อตัวเรียกว่าแรงดันไฟฟ้าเปิด ซึ่งแสดงโดย VT

ที่N-ช่อง มอสเฟตที่กล่าวถึงข้างต้นไม่สามารถสร้างช่องทางนำไฟฟ้าได้เมื่อ vGS < VT และท่ออยู่ในสถานะตัดการเชื่อมต่อ เฉพาะเมื่อvGS≥VTสามารถสร้างช่องสัญญาณได้ แบบนี้มอสเฟตที่ต้องสร้างช่องทางนำไฟฟ้าเมื่อvGS≥VTเรียกว่าโหมดเพิ่มประสิทธิภาพมอสเฟต- หลังจากสร้างช่องแล้ว กระแสเดรนจะถูกสร้างขึ้นเมื่อมีการจ่ายแรงดันไปข้างหน้า vDS ระหว่างเดรนและแหล่งกำเนิด อิทธิพลของ vDS ต่อ ID เมื่อ vGS>VT และเป็นค่าที่แน่นอน อิทธิพลของแรงดันไฟฟ้าจากแหล่งเดรน vDS บนช่องนำไฟฟ้าและ ID ปัจจุบันจะคล้ายกับอิทธิพลของทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามจุดเชื่อมต่อ แรงดันตกคร่อมที่เกิดจาก ID กระแสเดรนไปตามช่องทำให้แรงดันไฟฟ้าระหว่างแต่ละจุดในช่องและเกตไม่เท่ากันอีกต่อไป แรงดันไฟฟ้าที่ปลายใกล้กับแหล่งกำเนิดไฟฟ้าจะมีค่ามากที่สุด โดยที่ช่องสัญญาณจะหนาที่สุด แรงดันไฟฟ้าที่ปลายท่อระบายมีค่าน้อยที่สุด และค่าของมันคือ VGD=vGS-vDS ดังนั้นช่องสัญญาณจึงบางที่สุดที่นี่ แต่เมื่อ vDS มีขนาดเล็ก (vDS