王琳數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)半導體的導電機理

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。空間電荷區(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接負接負 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體之間的絕緣層目前常用由于金屬柵極和半導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- -半導體場效應管，半導體場效應管，簡稱簡稱mos場效應管。場效應管。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)。 當柵源電壓當柵源電壓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+ 當當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，填補空穴形成負離子的耗盡層；引到達表層，填補空穴形成負離子的耗盡層；n型導電溝道型導電溝道egp型硅襯底型硅襯底n+n+gsd+ugsed+n型導電溝道型導電溝道當當ugs ugs(th(th）后，場后，場效應管才形成導電溝道，效應管才形成導電溝道，開始導通，開始

5、導通，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，場效應管是關(guān)。所以，場效應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，使管子由不導通變下，使管子由不導通變?yōu)閷ǖ呐R界柵源電壓稱為開啟電壓為導通的臨界柵源電壓稱為開啟電壓ugs(thth）。有導電溝道有導電溝道無導電無導電溝道溝道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