PN结，MOS管

最新推荐文章于 2025-08-03 04:58:29 发布

一大一口田

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N型半导体：（Negative）

在纯净的硅晶体中掺入五价元素（如磷），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了 N 型半导体。由于杂质原子的最外层有五个价电子，所以除了与其周围硅原子形成共价键外，还多出一个电子，如图 1.1.3 所示。多出的电子不受共价键的束缚，只需获得很少的能量，就成为自由电子。在常温下，由于热激发，就可使它们成为自由电子。而杂质原子因在晶格上，且又缺少电子，故变为不能移动的正离子。N 型半导体中，自由电子的浓度大于空穴的浓度，故称自由电子为多数载流子，空穴为少数载流子；简称前者为多子，后者为少子，由于杂质原子可以提供电子，故称之为施主原子。N 型半导体主要靠自由电子导电，掺入的杂质越多，多子（自由电子）的浓度就越高，导电性能也就越强。

P型半导体：(Positive)

在纯净的硅晶体中掺入三价元素（如硼），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成 P 型半导体由于杂质原子的最外层有 3 个价电子，所以当它们与周围的硅原子形成共价键时，就产生了一个 “空位”（空位为电中性），当硅原子的外层电子填补此空位时，其共价键中便产生一个空穴，如图 1.1.4 所示，而杂质原子成为不可移动的负离子。因而 P 型半导体中，空穴为多子，自由电子为少子，主要靠空穴导电。与 N 型半导体相同，掺入的杂质越多，空穴的浓度就越高，使得导电性能越强。因杂质原子中的空位吸收电子，故称之为受主原子。

PN结：（相当于二极管）

1.PN 结外加正向电压时处于导通状态
当电源的正极（或正极串联电阻后）接到 PN 结的 P 端，且电源的负极（或负极串联电阻后）接到 PN 结的 N 端时，称 PN 结外加正向电压，也称正向接法或正向偏置。此时外电场将多数载流子推向空间电荷区，使其变窄，削弱了内电场，破坏了原来的平衡，使扩散运动加剧，漂移运动减弱。由于电源的作用，扩散运动将源源不断地进行，从而形成正向电流，PN 结导通，如图 1.1.6 所示。PN 结导通时的结压降只有零点几伏，因而应在它所在的回路中串联一个电阻，以限制回路的电流，防止 PN 结因正向电流过大而损坏。

2.PN 结外加反向电压时处于截止状态
当电源的正极（或正极串联电阻后）接到 PN 结的 N 端，且电源的负极（或负极串联电阻后）接到 PN 结的 P 端时，称 PN 结外加反向电压，也称反向接法或反向偏置，如图 1.1.7 所示。此时外电场使空间电荷区变宽，加强了内电场，阻止扩散运动的进行，而加剧漂移运动的进行，形成反向电流，也称为漂移电流。因为少子的数目极少，即使所有的少子都参与漂移运动，反向电流也非常小，所以在近似分析中常将它忽略不计，认为 PN 结外加反向电压时处于截止状态。

N沟道增强型MOS管：

N 沟道增强型 MOS 管结构示意图如图所示。它以一块低掺杂的 P 型硅片为衬底，利用扩散工艺制作两个高掺杂的 N⁺区，并引出两个电极，分别为源极 s 和漏极 d，半导体上制作一层 SiO₂绝缘层，再在 SiO₂之上制作一层金属铝，引出电极，作为栅极 g。通常将衬底与源极接在一起使用。这样，栅极和衬底各相当于一个极板，中间是绝缘层，形成电容。当栅 - 源电压变化时，将改变衬底靠近绝缘层处感应电荷的多少，从而控制漏极电流的大小。

当栅极没有电压时，它是截止的，施加电压后开始导通

当给它接入外部电源时，形成2个PN结(相当于2个二极管)，一个导通一个截止，则此时MOS管截止

为了能让它导通，在 P 区加了很薄的一层二氧化硅绝缘层。然后又在绝缘层上制作了一层金属板。形成了栅极。当我们给栅极也接上电，这时候金属板上就有了电场，它就可以把 P 区里面的电子吸引到绝缘层附近，而把空穴赶走。电压越大，吸引过来的电子也越多。整个过程是这样的，当自由电子吸引的足够多时。就形成了 N 沟道。