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1、一仁e育。i86.1n理想MOS结构的表面空间电荷区的前言:金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET是微处理器、半导体存储器等超大规模集成电路中的核心器件和主流器件,也是一种重要的功率器件。MOSFEL:Metal-Oxide-SemiconductorField-effecttransistor结型李效应品体誉GJFEDSJRETGahsFET目硕口制单“多“扩生异派“派“散长质道.道-、型,型羞其导电过程主要涉及一种载流秘为“单极“晶体管结构与工作原理MOSFET结构示意图一结构与工作原理1、当一个导体靠近另一个带电体时,在导体表面会引起符号相反的感生电荷。表面空间电荷层和反型层实际
2、上就属于半导体表面的感生电荷。在N型半导体的栋上加正电压(a和在P型半导体的树上加负电压(b),所产生的感生电荷是被服引到表面的多数载流子,这一过程在半导体体内引起的变化些不很显著,只是使载流子浓度在表面附近较体内有所增加。2、在N型半导体的栋上加负电压()和在P型半导体的栋上加正电压(0,所感生的电荷与(a)、(b)相反,电场的作用使多数载流子被排斥面远离表面,从面在表面形成耗尽层,和PN结的情形类似,这里的耗尽层也是由电离施主或电离受主构成的空间电荷区。由于外加电场的作用,半导体中多数载流子被排斥到远离表面的体内,而少数载流子则被防引到表面。少子在表面附近聚集而成为表面附近区域的多子,通常
3、称之为反型载流子。反型载流子在表面构成了一个称为反型层的导电层。留留国申由图田明GG8886日B当在栋电极上加正电压时,既有从半导体表面排斥走空穴的作用,又有吸引少子(电子)到升导体表面的作用。在开始加正电压时主要是多子空穴被赶走而形成耗尽层,同时产生表面感生电荷一一由电离受主构成的负空间电荷区,这时虽然有少子(电子)被服引到表面,但数量很少,在这一阶段中,电压增加只是使更多的空穴被排斥走,负空间电荷区加宽。LisEs随着电压的加大,负空间电荷区逐渐加宽,同时被服引到表面的电子也随着增加。开始,表面电子的增加与固定的空间电荷相比,基本上可以忽略不计(耗尽层近似)。但是当电压达到某一“阑值“时,
4、防引到表面的电子浓度迅速增大,在表面形成一个电子导电层,即反型层。在MOSFET中称之为沟道,电子导电的反型层称为N沟道。反型层出现后,再增加电极上的电压,主要是反型层中的电子增加,由电离受主构成的耗尽层电荷基本上不再增加。QisE3吴在栋电压为0的条件下,如果漪、源之间加上电压Uos,则漏端PN结为反偏,将只有很小的反偏PN结电流从漏杜流到源极,但是若栅极加上一定的电压时,表面形成了沟道,它将漏区与源区连通,在Uos作用之下就出现明显的漏杜电流,而且漏极电流的大小依赖于栅极电压。MOSFET的栋极和半导体之间被氧化硅层阻隔,器件导通时只有从漏极经过沟道到源极这一条电流通路。有偏庄的MOsP垒衬底1MOSFET是一种典型的电压控制型器件二半导体表面空间电荷区理想MOS结构假设:在氧化物中或在氧化物和半导体之间的界面上不存在电荷)金属和半导体之间的功函数差为零Si0,层是良好的绝缘体,能阻挡直流电流流过因此:即使有外加电压,表面空间电荷区也处于热平衡状态,使得整个表面空间电荷区中费米能级为常数。
