从结构上看,n沟道耗尽型mos管与n沟道增强型mos管基本相似,其区别仅在于栅-源极间电压vgs=0时,耗尽型mos管中的漏-源极间已有导电沟道产生,而增强型mos管要在vgs≥vt时才出现导电沟道。原因是制造n沟道耗尽型mos管时,在sio2绝缘层中掺入了大量的碱金属正离子na+或k+(制造p沟道耗尽型mos管时掺入负离子),如图1(a)所示,因此即使vgs=0时,在这些正离子产生的电场作用下,漏-源极间的p型衬底表面也能感应生成n沟道(称为初始沟道),只要加上正向电压vds,就有电流id。如果加上正的vgs,栅极与n沟道间的电场将在沟道中吸引来更多的电子,沟道加宽,沟道电阻变小,id增大。反之vgs为负时,沟道中感应的电子减少,沟道变窄,沟道电阻变大,id减小。当vgs负向增加到某一数值时,导电沟道消失,id趋于零,管子截止,故称为耗尽型。沟道消失时的栅-源电压称为夹断电压,仍用vp表示。与n沟道结型场效应管相同,n沟道耗尽型mos管的夹断电压vp也为负值,但是,前者只能在vgs<0的情况下工作。而后者在vgs=0,vgs>0,vp<vgs<0的情况下均能实现对id的控制,而且仍能保持栅-源极间有很大的绝缘电阻,使栅极电流为零。这是耗尽型mos管的一个重要特点。
图1(b)、(c)分别是n沟道和p沟道耗尽型mos管的代表符号。
在饱和区内,耗尽型mos管的电流方程与结型场效应管的电流方程相同,即