N沟道型MOS三极管放大原理讲解

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下面以N沟道型MOS三极管（简称NMOS三极管）为例说明。
NMOS三极管的基本结构是，在P型硅半导体基材表面设计有岛状N+型区域，输入电子的N+型区域叫“源”，排出电子的N+型区域叫“漏”，在源和漏两区域之间的P型硅半导体基材表面设有二氧化硅绝缘膜，这一绝缘膜叫“栅绝缘膜”。在栅绝缘膜上设有栅电极，简称“栅极”，同时分别在“源”和“漏”上也分别引出电极，即“源极”和“漏极”。
同时在P型硅半导体基材上也引出电极，简称基板电极。

为方便理解NMOS三极管的放大效应，我以大家熟知的水龙头作类比。一般水龙头有三个结构，进水管（相当于源极），水龙开关（相当于栅极），出水管（相当于漏极）。水龙头关闭后，我们拧水龙开关，开始几圈，出水管不会有水流出，但拧的圈数多了，出水管会有水流出，当拧到一定圈数时，出水管的水流会大幅增加。
NMOS三极管的放大效应与水龙头排水类似。
当源极有电子涌入时，栅极的电压会升高（相当于开始拧水龙开关），但漏极并不会有电流（相当于出水管没有水流出），随着栅极的电压升高到某一值（即阈值电压，threshold voltage），源区与漏区之间的半导体基材表面会立即形成电子沟道，电子随之从从源极向漏极运动，这个过程相当于水龙开关拧到某一圈（阈值电压）时，刚好让水开始通过。
此后，随着栅极电压的继续升高，漏极的电流随之增加，这就是晶体三极管的放大效应。
可以看出，晶体三极管的工作原理有两大特点：

• 源极电压影响栅极电压，栅极电压影响漏极电流大小；
  
• 只有栅极电压达到阈值电压并继续升高时，漏极电流才会增大，产生放大作用；
  
  

晶体三极管的电流-电压之间的关系详见下图。

感觉晶体三极管放大效应的微电子解释过程比较难懂的网友，记住水龙头控制水流的原理即可以理解：
刚开始拧水龙头开关，不会有水通过；拧到一定圈数，出水管有水出现，此时随着拧动开关圈数的增加，出水管的出水量也增加。最后特别说明一下，电子的运动方向和电流方向相反（中学物理知识），所以电子从源极向漏极运动，电流却是从漏极流向源极，这就是源极要接地的原因。