半导体器件物理 教学课件 ppt 作者 顾晓清 王广发 八
62页1、第 8 章,MOS场效应晶体管的基本特性,8.1 MOSFET的结构和分类 8.2 MOSFET的特性曲线 8.3 MOSFET的阈值电压 8.4 MOSFET的伏安特性 8.5 MOSFET的频率特性 8.6 MOSFET的开关特性 8.7 阈值电压的控制和调整 8.8 习题, MOSFET的结构、种类和特点 MOSFET的直流特性和阈值电压调整 MOSFET的交流响应,双极型晶体管和场效应晶体管的区别,双极型晶体管:由一个P-N结注入非平衡少数载流子,并由另一个P-N结收集而工作的。在这类晶体管中,参加导电的不仅有少数载流子,也有多数载流子,故称为双极型晶体管。,场效应晶体管(FET):利用改变垂直于导电沟道的电场强度来控制沟道的导电能力而工作的。在场效应晶体管中,工作电流是由半导体中的多数载流子所输运的,因此也称为单极型晶体管。,场效应晶体管的分类,第一类:表面场效应管,通常采取绝缘栅的形式,称为绝缘栅场效应管(IGFET)。若用二氧化硅作为半导体衬底与金属栅之间的绝缘层,即构成“金属氧化物半导体”(MOS)场效应晶体管,它是绝缘栅场效应管中最重要的一种; 第二类:结型场效应管(
2、JFET),它就是用P-N结势垒电场来控制导电能力的一种体内场效应晶体管; 第三类:薄膜场效应晶体管(TFT),它的结构与原理和绝缘栅场效应晶体管相似,其差别是所用的材料及工艺不同,TFT采用真空蒸发工艺先后将半导体-绝缘体-金属蒸发在绝缘衬底上而构成。,MOSFET相比双极型晶体管的优点,(1)输入阻抗高:双极型晶体管输入阻抗约为几千欧,而场效应晶体管的输入阻抗可以达到1091015欧; (2)噪声系数小:因为MOSFET是依靠多数载流子输运电流的,所以不存在双极型晶体管中的散粒噪声和配分噪声; (3)功耗小:可用于制造高集成密度的半导体集成电路; (4)温度稳定性好:因为它是多子器件,其电学参数不易随温度而变化。 (5)抗辐射能力强:双极型晶体管受辐射后下降,这是由于非平衡少子寿命降低,而场效应晶体管的特性与载流子寿命关系不大,因此抗辐射性能较好。,MOSFET相比双极型晶体管的缺点,工艺洁净要求较高; 场效应管的速度比双极型晶体管的速度来得低。,8.1 MOSFET的结构和分类,漏源区,栅氧化层,金属栅电极等组成,用N型半导体材料做衬底 用P型半导体材料做衬底,由N型衬底制成的管
3、子,其漏源区是P型的,称为P沟MOS场效应管; 由P型材料制成的管子,其漏源区是N型的,称为N沟MOS场效应管。,P沟MOS管的工作原理,在工作时,源与漏之间接电源电压。通常源极接地,漏极接负电源。在栅极和源之间加一个负电压,它将使MOS结构中半导体表面形成负电的表面势,从而使由于硅二氧化硅界面正电荷引起的半导体能带下弯的程度减小。当栅极负电压加到一定大小时,表面能带会变成向上弯曲,半导体表面耗尽并逐步变成反型。当栅极电压达到VT时,半导体表面发生强反型,这时P型沟道就形成了。空穴能在漏源电压VDS的作用下,在沟道中输运。VT称为场效应管的开启电压。显然,P沟MOS管的VT是负值。由前面的讨论可知,形成沟道的条件为,表面强反型即沟道形成时,在表面处空穴的浓度与体内电子的浓度相等。开启电压是表征MOS场效应管性能的一个重要参数,以后内容中还将做详细介绍。 另外,还可以指出,当栅极电压变化时,沟道的导电能力会发生变化,从而引起通过漏和源之间电流的变化,在负载电阻RL上产生电压变化,这样就可以实现电压放大作用。,MOSFET的四种类型,P沟耗尽型:栅压为零时,沟道已存在,加上一个正的栅压可以
4、使P型沟道消失。,P沟增强型:栅压为零时,沟道不存在,加上一个负的栅压才能形成P型沟道。,N沟增强型:栅压为零时,沟道不存在,加上一个正的栅压才能形成N型沟道。,N沟耗尽型:栅压为零时,沟道已存在,加上一个负的栅压才能使N型沟道消失。,如果在同一N型衬底上同时制造P沟MOS管和N沟MOS管,(N沟MOS管制作在P阱内),这就构成CMOS 。,练习,P127 17,18 P142 1,3,4,MOSFET的特征,1双边对称 在电学性质上源和漏是可以相互交换的。与双极型晶体管相比,显然有很大不同,对于双极型晶体管,如果交换发射极与集电极,晶体管的增益将明显下降。 2单极性 在MOS晶体管中参与导电的只是一种类型的载流子,这与双极型晶体管相比也显著不同。在双极型晶体管中,显然一种类型的载流子在导电中起着主要作用,但与此同时,另一种载流子在导电中也起着重要作用。,3高输入阻抗 由于栅氧化层的影响,在栅和其他端点之间不存在直流通道,因此输入阻抗非常高,而且主要是电容性的。通常,MOSFET的直流输入阻抗可以大于1014欧。 4电压控制 MOSFET是一种电压控制器件。而且是一种输入功率非常低的器
《半导体器件物理 教学课件 ppt 作者 顾晓清 王广发 八》由会员E****分享,可在线阅读,更多相关《半导体器件物理 教学课件 ppt 作者 顾晓清 王广发 八》请在金锄头文库上搜索。
逍遥游复习 知识点整理
近现代法德关系史 高三展示课3稿
当代大学生人生信仰及追求的调查研究
长相思 纳兰性德-ppt课件
课件:危机意识 一
英语ppt演讲关于阿甘正传
发达国家基础教育改革的动向与趋势 修改版
中国民间美术 课件.ppt
生物质发电技术与系统 课程ppt 第1章 生物质发电技术现状及发展趋势 2学时 -----2016
现代信号处理思考题 含答案
执业药师继续教育 抑郁症的药物治疗 100分
小学生的成长档案模板不用修改 万能型
增订六版 现代汉语 上册 第二章文字 思考与练习答案
国家财政ppt课件
加拿大英语介绍
六年级统计图的选择课件
中学生成长档案ppt
中国现代文学史期末复习整理
lohi和hihilo训练对女子赛艇运动员运动能力影响的比较研究
风雨贾平凹阅读答案
2024-04-11 25页
2024-04-11 37页
2024-04-11 28页
2024-04-11 31页
2024-04-11 36页
2024-04-11 29页
2024-04-11 22页
2024-04-11 27页
2024-04-11 34页
2024-04-11 32页