第章半导体物理和器件物理基础

第章半导体物理和器件物理基础第二章第二章 半导体物理半导体物理和器件物理基础和器件物理基础主要内容主要内容半导体材料基本特性半导体材料基本特性pnpn结结 双极晶体管双极晶体管金属金属-氧化物氧化物-半导体场半导体场效应管效应管 半导体材料的基本特性半导体材料的基本特性电导率：电导率：超导体超导体:大于大于106(cm)-1(conductivity)导导 体体:106104(cm)-1 半导体半导体:10410-10(cm)-1 绝缘体绝缘体:小于小于10-10(cm)-1？什么是半导体？什么是半导体(semiconductor)原子结合形式：共价键原子结合形式：共价键形成的晶体结构：形成的晶体结构：具具 有有 金金 刚刚 石石 晶晶 体体 结结 构构半导体的主要特点半导体的主要特点 在纯净半导体材料中，电导率随温度的上升在纯净半导体材料中，电导率随温度的上升而指数地增加。而指数地增加。半导体中杂质（半导体中杂质（impurity）的种类和数量决）的种类和数量决定着半导体的电导率，而且在掺杂（定着半导体的电导率，而且在掺杂（dope）的情况下，温度对电导率的影响较弱。的情况下，温度对电导率的影响较弱。在半导体中可以实现非均匀掺杂。在半导体中可以实现非均匀掺杂。光的辐照、高能电子等的注入（光的辐照、高能电子等的注入（injection）可以影响半导体的电导率。可以影响半导体的电导率。常见的半导体材料常见的半导体材料电子：电子：Electron，带负电的导电载流子，是价，带负电的导电载流子，是价电子脱离原子束缚电子脱离原子束缚 后形成的自由电子，后形成的自由电子，对应于导带中占据的电子对应于导带中占据的电子空穴：空穴：Hole，带正电的导电载流子，是价电子，带正电的导电载流子，是价电子脱离原子束缚脱离原子束缚 后形成的电子空位，对应后形成的电子空位，对应于价带中的电子空位于价带中的电子空位半导体的掺杂半导体的掺杂半导体就是靠电子和空穴的移动导电的，在半导体就是靠电子和空穴的移动导电的，在半导体中，电子和空穴统称载流子（半导体中，电子和空穴统称载流子（carrier）。）。自由电子自由电子 带负电荷带负电荷 电子流电子流+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由电子自由电子E总电流总电流载流子载流子空穴空穴 带正电荷带正电荷 空穴流空穴流半导体的导电性取决于外加能量：半导体的导电性取决于外加能量：温度变化，导电性变化；光照变化，导电性变化。温度变化，导电性变化；光照变化，导电性变化。导电机制导电机制N N型半导体，型半导体，在半导体中掺入五价杂质元素，例如在半导体中掺入五价杂质元素，例如磷，砷等。主要依靠电子导电。磷，砷等。主要依靠电子导电。多余电子多余电子磷原子磷原子硅原子硅原子+4+4+4+4+4+4+4+4+5多数载流子多数载流子自由电子自由电子少数载流子少数载流子 空穴空穴+N型半导体施主离子施主离子自由电子自由电子电子空穴对电子空穴对P P型半导体型半导体在本征半导体中掺入三价杂质元素，如在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓等。主要依靠空穴导电。硼、镓等。主要依靠空穴导电。空穴空穴硼原子硼原子硅原子硅原子+4+4+4+4+4+4+3+4+4多数载流子多数载流子 空穴空穴少数载流子少数载流子自由电子自由电子P型半导体受主离子受主离子空穴空穴电子空穴对电子空穴对施主：施主：Donor，掺入半导体的杂质原子向半导，掺入半导体的杂质原子向半导体中提供导电的电子，并成为带正电的体中提供导电的电子，并成为带正电的离子。如离子。如SiSi中掺的中掺的P P和和AsAs。依靠施主提供。依靠施主提供的电子导电的半导体称为的电子导电的半导体称为n n型半导体。型半导体。受主：受主：Acceptor，掺入半导体的杂质原子向半，掺入半导体的杂质原子向半导体中提供导电的空穴，并成为带负电导体中提供导电的空穴，并成为带负电的离子。如的离子。如Si中掺的中掺的B B。依靠受主提供的。依靠受主提供的空穴导电的半导体称为空穴导电的半导体称为p p型半导体。型半导体。在半导体中掺入杂质可以控制半导体的导电性在半导体中掺入杂质可以控制半导体的导电性。实际上，半导体中通常含有施主和受主杂质，当实际上，半导体中通常含有施主和受主杂质，当施主数量大于受主时，半导体是施主数量大于受主时，半导体是 n n 型的；反之，当型的；反之，当受主数量大于施主时，则是受主数量大于施主时，则是 p p 型的。型的。半导体的电导率和电阻率半导体的电导率和电阻率均匀导电材料的导电能力通常采用电阻或电导均匀导电材料的导电能力通常采用电阻或电导来描述，满足欧姆定律。来描述，满足欧姆定律。半导体的导电性质可以通过掺杂杂质来实现，半导体的导电性质可以通过掺杂杂质来实现，通过半导体的电流是不均匀的，因此采用微分形式的通过半导体的电流是不均匀的，因此采用微分形式的欧姆定律，并且利用电导率（欧姆定律，并且利用电导率（conductivity）和电阻和电阻率（率（resistivity）描述半导体的导电性质。描述半导体的导电性质。EEj半导体的电导率（电阻率）与载流子浓度半导体的电导率（电阻率）与载流子浓度(concentration)（掺杂浓度）和迁移率（掺杂浓度）和迁移率(mobility)有关。有关。半导体的迁移率（半导体的迁移率（mobility）迁移率迁移率是指载流子（电子和空穴）在单位电场是指载流子（电子和空穴）在单位电场作用下的作用下的平均漂移速度平均漂移速度，即载流子在电场作用下，即载流子在电场作用下运动速度的快慢的量度，运动得越快，迁移率越大；运动速度的快慢的量度，运动得越快，迁移率越大；运动得慢，迁移率小。它是反映半导体导电能力的运动得慢，迁移率小。它是反映半导体导电能力的重要参数。重要参数。它对半导体器件的导电能力和工作速度有直接的它对半导体器件的导电能力和工作速度有直接的影响。影响。同一种半导体材料中，载流子类型不同，迁移率同一种半导体材料中，载流子类型不同，迁移率不同，一般是不同，一般是电子的迁移率高于空穴电子的迁移率高于空穴。迁移率满足方程：迁移率满足方程：Ev载流子在电场中并不是不受阻力的，不断加速的。载流子在电场中并不是不受阻力的，不断加速的。事实上，要与晶格、杂质、缺陷等发生碰撞，这种事实上，要与晶格、杂质、缺陷等发生碰撞，这种碰撞现象称为碰撞现象称为散射散射（scattering）。）。散射主要包括两种：散射主要包括两种：晶格散射和电离杂质散射。晶格散射和电离杂质散射。单位电场作用下载流子获得平均速度。单位电场作用下载流子获得平均速度。反映了载流子在电场作用下输运能力。反映了载流子在电场作用下输运能力。晶格散射晶格散射晶格散射是由晶格振动，也就是热运动引起晶格散射是由晶格振动，也就是热运动引起的载流子散射。因此，温度越高，晶格振动越剧的载流子散射。因此，温度越高，晶格振动越剧烈，更加阻碍了载流子的运动，迁移率下降。烈，更加阻碍了载流子的运动，迁移率下降。EcEv晶格原子热振动导致势场的周期性遭晶格原子热振动导致势场的周期性遭到破坏，相当于增加了一个附加势到破坏，相当于增加了一个附加势理想晶格原子排列理想晶格原子排列以一定模式振动的晶格原子以一定模式振动的晶格原子l电离杂质散射电离杂质散射是由电离杂质形成的正负电中心电离杂质散射是由电离杂质形成的正负电中心对载流子的吸引或排斥作用引起的。杂质越多，载对载流子的吸引或排斥作用引起的。杂质越多，载流子和带点中心越多，它们相遇的机会也就越多，流子和带点中心越多，它们相遇的机会也就越多，就更加阻碍载流子的运动。因此，掺杂浓度越高，就更加阻碍载流子的运动。因此，掺杂浓度越高，迁移率越低。迁移率越低。电离杂质散射电离杂质散射影响迁移率的因素：影响迁移率的因素：温度温度掺杂浓度掺杂浓度半导体中载流子的散射机制：半导体中载流子的散射机制：晶格散射（晶格散射（热热 运运 动动 引引 起）起）电离杂质散射电离杂质散射 半导体中的载流子半导体中的载流子量子态和能级量子态和能级 用波函数描述电子的状态，也称为态函数，用波函数描述电子的状态，也称为态函数，这个状态就称为这个状态就称为量子态量子态 （quantum state）。一个量子态上只有一个电子。一个量子态上只有一个电子。并且在一定条件下，电子从一个量子态转并且在一定条件下，电子从一个量子态转移到另一个量子态，称为移到另一个量子态，称为量子跃迁量子跃迁（transition）。价带：价带：0K0K条件下被电子填充的能量最高的能带条件下被电子填充的能量最高的能带导带：导带：0K 0K条件下未被电子填充的能量最低的能带条件下未被电子填充的能量最低的能带禁带：导带底与价带顶之间能带禁带：导带底与价带顶之间能带带隙：导带底与价带顶之间的能量差带隙：导带底与价带顶之间的能量差半导体的能带结构半导体的能带结构施主能级施主能级受主能级受主能级杂质能级杂质能级杂质可以使电子在其周围运动形成量子态，通杂质可以使电子在其周围运动形成量子态，通常杂质能级出现在禁带之中。常杂质能级出现在禁带之中。杂质能级杂质能级F施主和受主的电离能都很小，因此，基本上全施主和受主的电离能都很小，因此，基本上全部电离，形成自由导电的电子和空穴。部电离，形成自由导电的电子和空穴。F族受主能级和族受主能级和族施主能级分别距离价带和族施主能级分别距离价带和导带很近，电离能小，称为浅能级。如果杂质能导带很近，电离能小，称为浅能级。如果杂质能级距导带和价带较远，称为深能级。级距导带和价带较远，称为深能级。F如果同时存在施主和受主时，将互相补偿，当如果同时存在施主和受主时，将互相补偿，当施主数目大于受主数目时，发生施主数目大于受主数目时，发生n型补偿；反之，型补偿；反之，发生发生p型补偿。型补偿。多子：多数载流子多子：多数载流子(majority carrier)n型半导体：电子型半导体：电子p型半导体：空穴型半导体：空穴少子：少数载流子少子：少数载流子(minority carrier)n型半导体：空穴型半导体：空穴p型半导体：电子型半导体：电子多子和少子的热平衡多子和少子的热平衡在半导体中，由于热运动，总是存在两种在半导体中，由于热运动，总是存在两种运动过程：运动过程：电子电子空穴对的产生空穴对的产生电子电子空穴对的复合（空穴对的复合（recombination）这两个过程是对立的，并且也是同时存在这两个过程是对立的，并且也是同时存在的。当无外界影响时，半导体中将在产生的。当无外界影响时，半导体中将在产生和复合这两个过程的基础上形成热平衡。和复合这两个过程的基础上形成热平衡。从宏观上看，电子和空穴浓度不变。从宏观上看，电子和空穴浓度不变。热平衡时，本征载流子浓度：热平衡时，本征载流子浓度：n=p=ni np=ni2本征（本征（intrinsic）情况）情况本征半导体：没有掺杂的半导体本征半导体：没有掺杂的半导体本征载流子：本征半导体中的载流子本征载流子：本征半导体中的载流子 电电 子子 浓浓 度度 n,空空 穴穴 浓浓 度度 p电中性条件电中性条件:正负电荷之和为正负电荷之和为0p+Nd n Na=0电子的平衡统计电子的平衡统计电子满足费米电子满足费米狄拉克统计，在据对温度为狄拉克统计，在据对温度为T的的物体内，电子达到热平衡时，能量为物体内，电子达到热平衡时，能量为E的能级被电的能级被电子占据的几率为：子占据的几率为：kTEEFeEf/11FE为费米能级。它反映了电子的填充水平。为费米能级。它反映了电子的填充水平。非本征半导体的载流子非本征半导体的载流子2innp pn 在非本征情形在非本征情形:热平衡时热平衡时:N型半导体：型半导体：n大于大于pP型半导体：型半导体：p大于大于nn型半导体：电子型半导体：电子 n Nd 空穴空穴 p ni2/Ndp型半导体：空穴型半导体：空穴 p Na 电子电子 n ni2/Na过剩载流子过剩载流子 由于受外界因素如光、电的作用，半导由于受外界因素如光、电的作用，半导体中载流子的分布偏离了平衡态分布，称这体中载流子的分布偏离了平衡态分布，称这些偏离平衡分布的载流子称为些偏离平衡分布的载流子称为过剩载流子过剩载流子。当外界因素撤除后，过剩载流子逐渐消失，当外界因素撤除后，过剩载流子逐渐消失，称为称为过剩载流子的复合过剩载流子的复合。在外电场的作用下，半导体中的载流子会形在外电场的作用下，半导体中的载流子会形成两种运动状态：成两种运动状态：漂移漂移(drift)运动运动 扩散扩散(diffusion)运动运动Pn结结pn结是大多数半导体器件都会涉及到的结是大多数半导体器件都会涉及到的结构。因而半导体器件的特性与工作过程同结构。因而半导体器件的特性与工作过程同pn结的特性和原理密切相关。因而结的特性和原理密切相关。因而pn结对于结对于半导体器件的学习是特殊重要的。在半导体器件的学习是特殊重要的。在pn结基结基本结构和原理的学习过程中，我们会遇到一本结构和原理的学习过程中，我们会遇到一些非常基本和重要的概念，是以后的学习过些非常基本和重要的概念，是以后的学习过程中会不断提到的，因而一定要理解这些概程中会不断提到的，因而一定要理解这些概念的物理涵义和基本性质。念的物理涵义和基本性质。pn结结 (junction)pnpn结的基本结构结的基本结构若在同一半导体内部，一边是若在同一半导体内部，一边是P P 型，一边型，一边是是N N 型，则会在型，则会在P P 型区和型区和N N 型区的交界面附近型区的交界面附近形成形成pn pn 结，它的行为并不简单等价于一块结，它的行为并不简单等价于一块P P型型半导体和半导体和N N 型半导体的串联。这种结构具有特型半导体的串联。这种结构具有特殊的性质：单向导电性。殊的性质：单向导电性。PN PN 结是许多重要半结是许多重要半导体器件的核心。导体器件的核心。内电场E因多子浓度差因多子浓度差形成内电场形成内电场多子的扩散多子的扩散 空间电荷区空间电荷区 阻止多子扩散，促使少子漂移。阻止多子扩散，促使少子漂移。PNPN结合结合+P型半导体+N型半导体+空间电荷区空间电荷区多子扩散电流多子扩散电流少子漂移电流少子漂移电流耗尽层耗尽层(depletion layer)PN结及其单向导电性结及其单向导电性 1.PN结的形成结的形成 少子飘移少子飘移补充耗尽层失去的多子，耗尽层窄，补充耗尽层失去的多子，耗尽层窄，E多子扩散多子扩散 又失去多子，耗尽层宽，又失去多子，耗尽层宽，EP型半导体+N型半导体+内电场E多子扩散电流多子扩散电流少子漂移电流少子漂移电流耗尽层耗尽层动态平衡：动态平衡：扩散电流扩散电流 漂移电流漂移电流总电流总电流02.PN结的单向导电性结的单向导电性(1)加正向电压（正偏）加正向电压（正偏）(forward bias)电源正极接电源正极接P区，区，负极接负极接N区区 外电场的方向与内电场方向相反。外电场的方向与内电场方向相反。外电场削弱内电场外电场削弱内电场 耗尽层变窄耗尽层变窄 扩散运动漂移运动扩散运动漂移运动多子多子扩散形成正向电流扩散形成正向电流I I F F+P型半导体+N型半导体+WER空间电荷区内电场E正向电流正向电流(2)加反向电压加反向电压(反偏反偏)(backward bias)电源电源正极接正极接N区，负极接区，负极接P区区 外电场的方向与内电场方向相同。外电场的方向与内电场方向相同。外电场加强内电场外电场加强内电场 耗尽层变宽耗尽层变宽 漂移运动扩散运动漂移运动扩散运动少子漂移形成反向电流少子漂移形成反向电流I I R R+内电场+E+EW+空 间 电 荷 区+R+IRPN 在一定的温度下，由本在一定的温度下，由本征激发产生的少子浓度是征激发产生的少子浓度是一定的，故一定的，故IR基本上与外加基本上与外加反压的大小无关，所以称反压的大小无关，所以称为反向饱和电流。但为反向饱和电流。但IR与温与温度有关。度有关。PN结加正向电压时，具有较大的正向结加正向电压时，具有较大的正向扩散电流，呈现低电阻，扩散电流，呈现低电阻，PN结导通；结导通；PN结加反向电压时，具有很小的反向结加反向电压时，具有很小的反向漂移电流，呈现高电阻，漂移电流，呈现高电阻，PN结截止。结截止。由此可以得出结论：由此可以得出结论：PN结具有单向导结具有单向导电性。电性。3.PN结的伏安特性曲线及表达式结的伏安特性曲线及表达式 根据理论推导，根据理论推导，PNPN结的伏安特性曲线如图结的伏安特性曲线如图正偏正偏IF（多子扩散）（多子扩散）IR（少子漂移）（少子漂移）反偏反偏反向饱和电流反向饱和电流反向击穿电压反向击穿电压反向击穿反向击穿(breakdown)热击穿热击穿烧坏烧坏PN结结电击穿电击穿可逆可逆4.PN结的电容效应结的电容效应 当外加电压发生变化时，耗尽层的宽度要相应当外加电压发生变化时，耗尽层的宽度要相应地随之改变，即地随之改变，即PN结中存储的电荷量要随之变化结中存储的电荷量要随之变化，就像电容充放电一样。，就像电容充放电一样。(1)势垒电容势垒电容CB空空间间电电荷荷区区W+R+E+PN(2)扩散电容扩散电容CD 当外加正向电压当外加正向电压不同时，不同时，PN结两结两侧堆积的少子的侧堆积的少子的数量及浓度梯度数量及浓度梯度也不同，这就相也不同，这就相当电容的充放电当电容的充放电过程过程。+NPpLx浓浓度度分分布布耗耗尽尽层层NP区区区区中中空空穴穴区区中中电电子子区区浓浓度度分分布布nL电容效应在交流信号作用下才会明显表现出来电容效应在交流信号作用下才会明显表现出来极间电容（结电容）极间电容（结电容）PN结的应用结的应用 根据根据PNPN结的材料、掺杂分布、几何结构和偏置条件的不结的材料、掺杂分布、几何结构和偏置条件的不同，利用其基本特性可以制造多种功能的晶体二极管。如利同，利用其基本特性可以制造多种功能的晶体二极管。如利用用PNPN结单向导电性可以制作整流二极管、检波二极管和开关结单向导电性可以制作整流二极管、检波二极管和开关二极管，利用击穿特性制作稳压二极管和雪崩二极管；利用二极管，利用击穿特性制作稳压二极管和雪崩二极管；利用高掺杂高掺杂PNPN结隧道效应制作隧道二极管；利用结电容随外电压结隧道效应制作隧道二极管；利用结电容随外电压变化效应制作变容二极管。使半导体的光电效应与变化效应制作变容二极管。使半导体的光电效应与PNPN结相结结相结合还可以制作多种光电器件。如利用正向偏置异质结的载流合还可以制作多种光电器件。如利用正向偏置异质结的载流子注入与复合可以制造半导体激光二极管与半导体发光二极子注入与复合可以制造半导体激光二极管与半导体发光二极管；利用光辐射对管；利用光辐射对PNPN结反向电流的调制作用可以制成光电探结反向电流的调制作用可以制成光电探测器；利用光生伏特效应可制成太阳电池。此外，利用两个测器；利用光生伏特效应可制成太阳电池。此外，利用两个PNPN结之间的相互作用可以产生放大，振荡等多种电子功能结之间的相互作用可以产生放大，振荡等多种电子功能 。PNPN结是构成双极型晶体管和场效应晶体管的核心，是现代电结是构成双极型晶体管和场效应晶体管的核心，是现代电子技术的基础。在二级管中广泛应用。子技术的基础。在二级管中广泛应用。双极晶体管双极晶体管 半导体三极管，也叫晶体三极管。由于工作时，半导体三极管，也叫晶体三极管。由于工作时，多数载流子和少数载流子都参与运行，因此，还被多数载流子和少数载流子都参与运行，因此，还被称为称为双极型晶体管双极型晶体管（Bipolar Junction Transistor,简称简称BJT）。）。BJT是由两个是由两个PN结组成的。结组成的。双极型晶体管的几种常见外形双极型晶体管的几种常见外形（a a）小功率管）小功率管 （b b）小功率管）小功率管 （c c）中功率管）中功率管 （d d）大功率管）大功率管 发射区发射区收集区收集区基区基区发发射射结结收收集集结结发射极发射极收集极收集极基极基极BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极NPN型型PNP集电极集电极基极基极发射极发射极BCEPNP型型共基极共基极共发射极共发射极共收集极共收集极NNP晶体管的共收集极接法晶体管的共收集极接法cbe晶体管中两个结的相互作用是通过晶体管中两个结的相互作用是通过载流子输运载流子输运体现出来的，体现出来的，由于基区宽由于基区宽度远小于基区中少子的扩散长度，度远小于基区中少子的扩散长度，因此发射结注入基区的非平衡少子能够因此发射结注入基区的非平衡少子能够靠扩散通过基区，并被收集结电场拉向靠扩散通过基区，并被收集结电场拉向收集区，流出收集极，使得反向偏置收收集区，流出收集极，使得反向偏置收集结流过反向大电流。集结流过反向大电流。非平衡少子的非平衡少子的扩散运动是晶体三级管的工作基础。扩散运动是晶体三级管的工作基础。工作的基本条件：工作的基本条件：EB结正偏结正偏(forward bias)；CB结反偏结反偏(backward bias)。VCCVBB VEEBJT的放大作用可表现为：用较小的基的放大作用可表现为：用较小的基极电流控制较大的收集极电流，或将较极电流控制较大的收集极电流，或将较小的电压按比例放大为较大的电压。小的电压按比例放大为较大的电压。EB结加正结加正偏偏,扩散运扩散运动形成动形成IE。扩散到基区的扩散到基区的自由电子与穴自由电子与穴复合形成复合形成IB。CB结加反结加反偏偏,漂移运漂移运动形成动形成IC。输出特性三个区域的特点输出特性三个区域的特点:放大区：发射结正偏，收集结反偏。放大区：发射结正偏，收集结反偏。(2)饱和区：发射结正偏，收集结正偏。饱和区：发射结正偏，收集结正偏。(3)截止区：截止区：发射结反偏，发射结反偏，收集结反偏。收集结反偏。晶体管的电流增益（放大系数晶体管的电流增益（放大系数ecII00001cecIIIecii1bcII0bcii发射极开路发射极开路 收集结反偏收集结反偏基极开路基极开路 收集极、发射极反偏收集极、发射极反偏收集极开路收集极开路 发射结反偏发射结反偏MOS场效应晶体管场效应晶体管l 英文缩写：英文缩写：FET(field-effec-transistor)l 场效应管是另一种具有正向受控作用的半导场效应管是另一种具有正向受控作用的半导体器件，从制做工艺的结法上分为两大类型：体器件，从制做工艺的结法上分为两大类型：l 第一类：结型场效应管（第一类：结型场效应管（Junction FET）l 第二类：绝缘栅型场效应管第二类：绝缘栅型场效应管 （Insulated Gate FET）l 又称：金属一氧化物一半导体型又称：金属一氧化物一半导体型 （metal-oxide-semiconductor FET）;简称简称 MOS型场效应管。型场效应管。一、增强型一、增强型 N 沟道沟道 MOSFET (Mental Oxide Semi FET)MOS 场效应管场效应管1.结构与符号结构与符号P 型衬底型衬底(掺杂浓度低掺杂浓度低)N+N+用扩散的方法用扩散的方法制作两个制作两个 N 区区在硅片表面生一在硅片表面生一层薄层薄 SiO2 绝缘层绝缘层S D用金属铝引出用金属铝引出源极源极 S 和漏极和漏极 DG在绝缘层上喷金在绝缘层上喷金属铝引出栅极属铝引出栅极 GB耗尽层耗尽层S 源极源极 SourceG 栅极栅极 Gate D 漏极漏极 DrainSGDBMOSFETMOSFET是一个四端器件。当漏源之间加偏压后，电位是一个四端器件。当漏源之间加偏压后，电位低的一端称为源，电位较高的一端称为漏。低的一端称为源，电位较高的一端称为漏。2.工作原理工作原理1)uGS 对导电沟道的影响对导电沟道的影响(uDS=0)a.当当 UGS=0，DS 间为两个背对背的间为两个背对背的 PN 结；结；b.当当 0 UGS UGS(th)DS 间的电位差使间的电位差使沟道呈楔形，沟道呈楔形，uDS，靠近漏极端的沟道厚靠近漏极端的沟道厚度变薄。度变薄。预夹断预夹断(pinch off)(UGD=UGS(th)：漏极附近反型：漏极附近反型层消失。层消失。预夹断发生之前：预夹断发生之前：uDS iD。预夹断发生之后：预夹断发生之后：uDS iD 不变。不变。非饱和区非饱和区饱和区饱和区截止区截止区亚阀区亚阀区MOS场效应管的分类场效应管的分类F MOS管又分为管又分为 增强型增强型(EMOS)(enhancement MOS)耗尽型耗尽型(DMOS)(depletion MOS)F每一种又有每一种又有 N沟道型沟道型 P沟道型沟道型F 所以一共有四种：所以一共有四种：N沟道增强型（沟道增强型（NEMOS）P沟道增强型（沟道增强型（PEMOS）N沟道耗尽型（沟道耗尽型（NDMOS）P沟道耗尽型（沟道耗尽型（PDMOS）P 沟道沟道 MOSFET增强型增强型耗尽型耗尽型SGDBSGDB