基本的半导体器件有哪些?它们的结构、工作原理、功能特点?

基本的半导体器件有哪些?它们的结构、工作原理、功能特点?,第1张

基本的半导体器件主要有以下几种:pn结二极管,金属氧化物场效应晶体管(MOS),双极晶体管(BJT),结型场效应晶体管。pn结二极管结构:其中pn结二极管由n型半导体和p型半导体接触产生。工作原理:由于二者接触后产生由n型半导体指向p型半导体的内建电场,当外加电压由n型半导体指向p型半导体时进一步增强了其内建电场,因而其电流会很小,当外加电压由p型指向n型时,内建电场降低,电流可顺利通过pn结,形成单向导电的特性。MOS结构:主要由栅极,漏极及源极三部分构成。工作原理:通过栅极控制沟道载流子浓度实现对源极及漏极电流的控制。BJT结构:由发射极,基极,集电极构成。基本原理:通过控制发射极与基极之间的电压以及集电极与基电极之间的电压实现电流的放大,截至等效应。结型场效应晶体管:与MOS构成类似,不同点仅在于其栅极位于沟道的上下两侧。工作原理:上下栅极同时控制沟道的载流子浓度及沟道的宽度实现对电流的控制。

沟道夹断原理:当Vgs>Vgs(th),且固定为某一值时,来分析漏源电压Vds对漏极电流ID的影响。Vds的不同变化对沟道的影响。

设vGS值固定,且VP<vGS<0。当漏-源电压vDS从零开始增大时,沟道中有电流iD流过。由于沟道存在一定的电阻,因此,iD沿沟道产生的电压降使沟道内各点的电位不再相等,漏极端电位最高,源极端电位最低。

这就使栅极与沟道内各点间的电位差不再相等,其绝对值沿沟道从漏极到源极逐渐减小,在漏极端最大(为 vGD|),即加到该处P+N结上的反偏电压最大。

热载流子效应:

热载流子就是具有高能量的载流子,即其动能高于平均热运动能量(~kT)的载流子;因此其运动速度也一定很高。当载流子从外界获得了很大能量时,即可成为热载流子。例如在强电场作用下,载流子沿着电场方向不断漂移,不断加速,即可获得很大的动能,从而可成为热载流子。

对于半导体器件,当器件的特征尺寸很小时,即使在不很高的电压下,也可产生很强的电场,从而易于导致出现热载流子。因此,在小尺寸器件以及大规模集成电路中,容易出现热载流子。由于热载流子所造成的一些影响,就称为热载流子效应。


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