王琳數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)半導(dǎo)體的導(dǎo)電機理

1、 si si si si價電子價電子這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)。這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)?？昭昭ㄗ杂呻娮幼杂呻娮?si si si sip+多多余余電電子子磷原子磷原子在常溫下即可在常溫下即可變?yōu)樽杂呻娮幼優(yōu)樽杂呻娮邮ヒ粋€失去一個電子變?yōu)殡娮幼優(yōu)檎x子正離子多子的擴散運動多子的擴散運動內(nèi)電場內(nèi)電場少子的漂移運動少子的漂移運動濃度差濃度差 擴散的結(jié)果使擴散的結(jié)果使空間電荷區(qū)變寬?？臻g電荷區(qū)變寬。空間電荷區(qū)也稱空間電荷區(qū)也稱 pn 結(jié)結(jié) +動畫動畫形成空間電荷區(qū)形成空間電荷區(qū)pn 結(jié)變窄結(jié)變窄 p接正、接正、n接負(fù)接負(fù) 外電場外電場if內(nèi)電場內(nèi)電場pn+動畫動畫+動畫動畫+ 內(nèi)電場被加內(nèi)電場被加強，少子

2、的漂強，少子的漂移加強，由于移加強，由于少子數(shù)量很少，少子數(shù)量很少，形成很小的反形成很小的反向電流。向電流。ir動畫動畫+nnpbecbecibieicbecibieicbecnnpebrbecieibeiceicboib=020 a40 a60 a80 a100 a常常數(shù)數(shù) b)(ceciufi36ic(ma )1234uce(v)912o放大區(qū)放大區(qū)o漏極漏極d金屬電極金屬電極柵極柵極g源極源極ssio2絕緣層絕緣層p p型硅襯底型硅襯底 高摻雜高摻雜n區(qū)區(qū)gsd 由于柵極是絕緣的，柵極電流幾乎為零，輸入由于柵極是絕緣的，柵極電流幾乎為零，輸入電阻很高，最高可達電阻很高，最高可達1014

3、。漏極漏極d金屬電極金屬電極柵極柵極g源極源極ssio2絕緣層絕緣層p p型硅襯底型硅襯底 高摻雜高摻雜n區(qū)區(qū) 由于金屬柵極和半導(dǎo)體之間的絕緣層目前常用由于金屬柵極和半導(dǎo)體之間的絕緣層目前常用二氧化硅，故又稱金屬二氧化硅，故又稱金屬- -氧化物氧化物- -半導(dǎo)體場效應(yīng)管，半導(dǎo)體場效應(yīng)管，簡稱簡稱mos場效應(yīng)管。場效應(yīng)管。egp型硅襯底型硅襯底n+n+gsd+ugsed+ 由結(jié)構(gòu)圖可見由結(jié)構(gòu)圖可見，n+型漏區(qū)和型漏區(qū)和n+型源區(qū)之間被型源區(qū)之間被p型型襯底隔開，漏極和源極之間是兩個背靠背的襯底隔開，漏極和源極之間是兩個背靠背的pn結(jié)結(jié)。 當(dāng)柵源電壓當(dāng)柵源電壓ugs = 0 時時，不管漏極和源極之

4、間所不管漏極和源極之間所加電壓的極性如何，其加電壓的極性如何，其中總有一個中總有一個pn結(jié)是反向結(jié)是反向偏置的，反向電阻很高，偏置的，反向電阻很高，漏極電流近似為零漏極電流近似為零。sdegp型硅襯底型硅襯底n+n+gsd+ugsed+ 當(dāng)當(dāng)ugs 0 時，時，p p型襯底中的電子受到電場力的吸型襯底中的電子受到電場力的吸引到達表層，填補空穴形成負(fù)離子的耗盡層；引到達表層，填補空穴形成負(fù)離子的耗盡層；n型導(dǎo)電溝道型導(dǎo)電溝道egp型硅襯底型硅襯底n+n+gsd+ugsed+n型導(dǎo)電溝道型導(dǎo)電溝道當(dāng)當(dāng)ugs ugs(th(th）后，場后，場效應(yīng)管才形成導(dǎo)電溝道，效應(yīng)管才形成導(dǎo)電溝道，開始導(dǎo)通，開始

5、導(dǎo)通，若漏若漏源之間源之間加上一定的電壓加上一定的電壓uds，則，則有漏極電流有漏極電流id產(chǎn)生。在產(chǎn)生。在一定的一定的uds下下漏極電流漏極電流id的大小與柵源電壓的大小與柵源電壓ugs有有關(guān)。所以，場效應(yīng)管是關(guān)。所以，場效應(yīng)管是一種電壓控制電流的器一種電壓控制電流的器件。件。 在一定的漏在一定的漏源電壓源電壓uds下，使管子由不導(dǎo)通變下，使管子由不導(dǎo)通變?yōu)閷?dǎo)通的臨界柵源電壓稱為開啟電壓為導(dǎo)通的臨界柵源電壓稱為開啟電壓ugs(thth）。有導(dǎo)電溝道有導(dǎo)電溝道無導(dǎo)電無導(dǎo)電溝道溝道udsugs/id/mauds/vo ougs= 1vugs= 2vugs= 3vugs= 4vn型襯底型襯底p+p+gsd符號：符號：結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)sio2絕