MOS管的工作原理

目前主板或显卡上使用的MOS管并不太多，一般有10个左右。主要原因是大部分MOS管集成在IC芯片中。因为MOS管主要为配件提供稳定的电压，所以一般用在CPU、AGP插槽、内存插槽附近。其中，CPU和AGP插槽附近布置了一组MOS管，而内存插槽共用一组MOS管。一般来说，MOS管两个一组出现在主板上。工作原理双极晶体管将输入端的小电流变化放大，然后在输出端输出大的电流变化。双极晶体管的增益定义为输出电流与输入电流之比(β)。另一种晶体管叫FET，把输入电压的变化转化为输出电流的变化。它们是电流控制装置和电压控制装置。FET的增益等于其跨导)gm，跨导定义为输出电流的变化与输入电压的变化之比。FET的名字也来源于它的输入栅极(称为gate)，它通过在绝缘层(氧化物SIO2)上投射电场来影响流经晶体管的电流。实际上没有电流流过这个绝缘体(只是电容的作用)，所以FET的栅极电流很小(电容的电流损耗)。最常见的FET在栅电极下使用一薄层二氧化硅作为绝缘体。这种晶体管被称为金属氧化物半导体(MOS)晶体管，或金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。

MOSFET电晶体的基体端(Body 或 Substrate)通常是与源极端(Source)等电位,也就是源极-基体接面(source-body junction)的电压()为零,这时候是没有基体效应的. 当我们在MOSFET电晶体的基体端加上偏压Vbs,根据半导体物理的理论,基体端的准电子费米能阶(Efn)会从准电洞费米能阶(Efp)偏移Vbs的大小,如此会改变MOSFET电晶体的临限电压(Threshold voltage, VT),这种效应称为基体效应. 基体端的偏压Vbs与临限电压VT的关系式如下: VT=VT0+γ[ √│2Φf-Vbs │- √│2Φf│] , (根号内的是绝对值) VT: 加上基体端的偏压Vbs时的临限电压 VT0 :没有基体效应(基体端的偏压Vbs=0)时的临限电压 γ: 基体因子(body factor, 随Substrate掺杂浓度N, 闸极氧化层电容值Cox而改变) Φf : 基体端的本质费米能阶(Efi)和费米能阶(Ef)的电位差 基体端的偏压Vbs, 一般都是逆向偏压(reversed bias),也就是Vbs<0,所以不管是NMOS或是PMOS,有基体效应时的VT值都是绝对值变大的. 就积体电路制造来说,消除基体效应是必要的,否则MOSFET电晶体的VT值会变动,而改变电路特性. 一般CMOS制程, 是把所有NMOS的基体端都接到电路的最负端(接地端GND),所有PMOS的基体端都接到电路的最正端(电源端Vdd),如此可得Vbs=0就没有基体效应了.

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