二极管和MOS管(精)

一、PN结PN junction,1.1 半导体二极管,下一页,返 回,上一页,由于 P 区和 N 区载流子存在浓度差,N区的自由电子向P区集中，,在交界面四周的N区留下正离子，,-,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,扩散,P,N,构造示意图如下图，,孔穴,自由电子,P 区的空穴向N区集中，在交界面四周的P区留下负离子,-,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,空间电荷区,P,N,内电场,U,D,集中diffusion,漂移,drift,下一页,返 回,上一页,内电场阻碍多数载流子的集中运动,但推动少数载流子做漂移运动,最终集中运动和漂移运动到达动态平衡，PN结稳定,交界面两侧形成了一个空间电荷区，即,PN,结,正负空间电荷在交界面两侧形成一个,内电场,，,二、PN结的单向导电性,加正向电压简称正偏forward bias,PN结处于正向导通(,on,)状态，正向等效电阻较小。,下一页,返 回,上一页,反向电流特别小，PN结处于截止(cut-off)状态。,2.加反向电压,动画演示,三、二极管的伏安特性,阳极从P区引出，阴极从N区引出,对应N区,对应P区,二极管符号,阳极,anode,阴极,cathode,下一页,返 回,上一页,正向特性,死区电压,Is,U,BR,二极管的伏安特性,30,20,10,I/mA,U/V,0.5 1.0 1.5,20 10,2,4,-I/,O,反向特性,+,-,U,I,下一页,返 回,上一页,反向击穿电压,反向饱和电流,二极管的应用-,整流,U,i,=,U,m,sin,t,画出,u,o,和,u,D,的波形,VD,R,+,-,+,-,u,i,u,o,+,-,u,D,i,o,U,m,t,u,o,0,t,u,D,0,u,i,0,时二极管导通,u,o,=,u,i,u,D,=,0,u,i,0,时二极管截止,u,D,=,u,i,u,o,=,0,-U,m,i,o,U,m,t,u,i,0,下一页,返 回,上一页,1.2 N沟道增加型MOS场效应管,1.构造,P型衬底,N,+,N,+,B,S,G,D,SiO,2,铝,N沟道增加型MOS场效应管的构造示意图,P衬底杂质浓度较低,引出电极用B表示,N+两个区杂质浓度很高,分别引出源极和漏极,栅极与其它电极是绝缘的,通常衬底与源极,在管子内部连接,S,G,D,B,下一页,返 回,上一页,2.工作原理,当UGS 增大到肯定值UT时，,形成一个N型导电沟道,P型衬底,N,+,S,G,D,B,N,+,N型沟道,U,T,：开启电压,U,GS,U,T,时,形成导电沟道,V,GG,导电沟道的形成,假设,U,DS,=0，,同时,U,GS,0,靠近二氧化硅的一侧产生耗尽层,又称之为反型层,导电沟道随,U,GS,增大而增宽,下一页,返 回,上一页,U,DS,对导电沟道的影响,图中满足且UDS UT,产生电流ID且随UDS变化,P型衬底,N,+,N,+,S,G,D,B,V,GG,N型沟道,V,DD,U,DS,对导电沟道的影响,I,D,从而使导电沟道发生变化,U,DS,增大到,U,DS,=,U,GS,-,U,T,时,沟道被预夹断，,I,D,饱和,下一页,返 回,上一页,动画演示,