場(chǎng)效應(yīng)管
場(chǎng)效應(yīng)晶體管(英語:field-effect transistor,縮寫:FET)是一種通過電場(chǎng)效應(yīng)控制電流的電子元件。它依靠電場(chǎng)去控制導(dǎo)電溝道形狀,因此能控制半導(dǎo)體材料中某種類型載流子的溝道的導(dǎo)電性。場(chǎng)效應(yīng)晶體管有時(shí)被稱為單性晶體管,以它的單載流子型作用對(duì)比雙性晶體管(bipolar junction transistors,縮寫:BJT)。盡管由于半導(dǎo)體材料的限制,以及曾經(jīng)雙性晶體管比場(chǎng)效應(yīng)晶體管容易制造,場(chǎng)效應(yīng)晶體管比雙性晶體管要晚造出,但場(chǎng)效應(yīng)晶體管的概念卻比雙性晶體管早。?
操作原理
MOSFET的:金屬—氧化層—半導(dǎo)體電容
金屬—氧化層—半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)MOSFET在結(jié)構(gòu)上以一個(gè)金屬—氧化層—半導(dǎo)體的電容為(如前所述,今日的MOSFET多半以多晶硅取代金屬作為其柵材料),氧化層的材料多半是二氧化硅,其下是作為基的硅,而其上則是作為柵的多晶硅。這樣子的結(jié)構(gòu)正好等于一個(gè)電容器(capacitor),氧化層扮演電容器中介電質(zhì)(dielectric material)的角色,而電容值由氧化層的厚度與二氧化硅的介電常數(shù)(dielectric constant)來決定。柵多晶硅與基的硅則成為MOS電容的兩個(gè)端點(diǎn)。
當(dāng)一個(gè)電壓施加在MOS電容的兩端時(shí),半導(dǎo)體的電荷分布也會(huì)跟著改變。考慮一個(gè)P型的半導(dǎo)體(空穴濃度為NA)形成的MOS電容,當(dāng)一個(gè)正的電壓VGB施加在柵與基端(如圖)時(shí),空穴的濃度會(huì)減少,電子的濃度會(huì)增加。當(dāng)VGB夠強(qiáng)時(shí),接近柵端的電子濃度會(huì)過空穴。這個(gè)在P型半導(dǎo)體中,電子濃度(帶負(fù)電荷)過空穴(帶正電荷)濃度的區(qū)域,便是所謂的反轉(zhuǎn)層(inversion layer)。
MOS電容的特性決定了MOSFET的操作特性,但是一個(gè)完整的MOSFET結(jié)構(gòu)還需要一個(gè)提供多數(shù)載流子(majority carrier)的源以及接受這些多數(shù)載流子的漏。
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