第1章半导体二极、三极管与场效应管.ppt

SiO2 结构示意图 1.6.1 N沟道增强型绝缘栅场效应管 P型硅衬底 源极S 栅极G 漏极D 1.6 绝缘栅场效应管 衬底引线B N+ N+ D B S G 符号 1. 结构和符号 第1章 1.6 SiO2 结构示意图 P型硅衬底 耗尽层 衬底引线B N+ N+ S G D UDS ID = 0 D与S之间是两个 PN结反向串联， 无论D与S之间加 什么极性的电压， 漏极电流均接近 于零。 2. 工作原理 (1) UGS =0 第1章 1.6 P型硅衬底 N + + B S G D 。 耗尽层 ID = 0 (2) 0 UGS UGS(th) 由柵极指向衬底方 向的电场使空穴向 下移动,电子向上移 动,在P 型硅衬底的 上表面形成耗尽层。 仍然没有漏极电流。 UGS N+ N+ 第1章 1.6 UDS P型硅衬底 N + + B S G D 。 UDS 耗尽层 ID 栅极下P型半导 体表面形成N型导电 沟道，当D、S加上 正向电压后可产生 漏极电流ID 。 (3) UGS UGS(th) N型导电沟道 N+ N+ 第1章 1.6 UGS 4 3 2 1 0 5 10 15 UGS =5V 6V 4V 3V 2V ID /mA UDS =10V 增强型 NMOS 管的特性曲线 0 1 2 3 饱和区 击穿区 可变电阻区 2 4 6 UGS / V 3. 特性曲线 UGs(th) 输出特性 转移特性 UDS / V 第1章 1.6 ID /mA 结构示意图 1.6.2 N沟道耗尽型绝缘栅场效应管 P型硅衬底 源极S 漏极D 栅极G 衬底引线B 耗尽层 1. 结构特点和工作原理 N+ N+ 正离子 N型沟道 SiO2 D B S G 符号 制造时,在二氧化硅绝缘层中掺入大量的正离子。 第1章 1.6 4 3 2 1 0 4 8 12 UGS =1V –2V –3V 输出特性 转移特性 耗尽型NMOS管的特性曲线 1 2 3 0V –1 0 1 2 –1 –2 –3 UGS / V 2. 特性曲线 ?ID ?UGS UGs(off) UDS / V UDS =10V 第1章 1.6 ID /mA ID /mA * 第1章 半导体二极管、三极管和场效应管 1.2 PN结 1.3 半导体二极管 1.4 稳压管 1.5 半导体三极管 1.6 绝缘栅场效应管 第1章 目录 1.1 半导体的导电特性 在热力学温度零度 和没有外界激发时, 本征半导体不导电。 把纯净的没有结构缺陷的半导体单晶 称为本征半导体。 它是共价键结构。 本征半导体的共价键结构 硅原子 价电子 第1章 1.1 1.1.1 本征半导体 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 1.1 半导体的导电特性 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 自由电子 空穴 本征激发 复合 在常温下自由电子和空穴的形成 成对出现 成对消失 第1章 1.1 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 外电场方向 空穴导电的实质是共价键中的束缚电子依次填补空穴形成电流。故半导体中有电子和空穴两 种载流子。 空穴移动方向 电子移动方向 在外电场作用下， 电子和空穴均能 参与导电。 价电子填补空穴 第1章 1.1 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 1.1.2 P半导体和N型半导体 1 . N 型半导体 在硅或锗的晶体 中 掺入少量的 五价元 素,如磷, 则形成N型半导 体。 磷原子 +4 +5 多余价电子 自由电子 正离子 第1章 1.1 N 型半导体结构示意图 少数载流子 多数载流子 正离子 在N型半导中,电子是多数载流子, 空穴是少数载流子。 第1章 1.1 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 空穴 2. P型半导体 在硅或锗的晶体中 掺入少量的三价元 素,如硼,则形成P 型 半导体。 +4 +4 硼原子 填补空位 +3 负离子 第1章 1.1 P 型半导体结构示意图 电子是少数载流子 负离子 空穴是多数载流子 第1章 1.1 P 区 N 区 1.2.1 PN 结的形成 用专门的制造工艺在同一块半导体单晶上,形成 P型半导体区域 和 N型半导体区域,在这两个区域的交界处就形成了一个PN 结。 N区的电子向P区扩散并与空穴复合 P区的空穴向N区扩散并与电