半导体器件物理chapt 4-1

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1、§4.1晶体管的基本结构和杂质分布根据工作原理，晶体管可以分为两大类：一类就是第3章中讨论过的双极型晶体管，另一类就是本章将讨论的MOS场效应晶体管。在双极型晶体管中，参加工作的不仅有少数载流子，也有多数载流子，故统称为双极型晶体管。场效应管(FieldEffectTransistor简称FET)是一种电压控制器件(uGS~iD)，工作时，只有一种载流子参与导电，因此它是单极型器件。FET因其制造工艺简单，功耗小，温度特性好，输入电阻极高等优点，得到了广泛应用。FET分类：绝缘栅场效应管结型场效应管耗尽型P沟道N沟道P沟道N沟道P

2、沟道增强型N沟道一.绝缘栅场效应管绝缘栅型场效应管(MetalOxideSemiconductorFET)，简称MOSFET。分为：增强型N沟道、P沟道耗尽型N沟道、P沟道1.N沟道增强型MOS管（1）结构4个电极：漏极D，源极S，栅极G和衬底B。符号：晶体管MOS场效应晶体管管芯的基本结构参数有沟道长度(即漏和源两个冶金结之间的距离L)、沟道宽度W、栅绝缘层厚度tox、漏区和源区的扩散结深Xj、衬底掺杂浓度NA等。从版图结构看，实际的MOS场效应晶体管图形结构多种多样，它们有环形结构、条状结构和梳状结构等。当uGS＞0V时→

3、纵向电场→将靠近栅极下方的空穴向下排斥→耗尽层。（2）工作原理当uGS=0V时，漏源之间相当两个背靠背的二极管，在d、s之间加上电压也不会形成电流，即管子截止。再增加uGS→纵向电场↑→将P区少子电子聚集到P区表面→形成导电沟道，如果此时加有漏源电压，就可以形成漏极电流id。①栅源电压uGS的控制作用定义：开启电压（UT）——刚刚产生沟道所需的栅源电压UGS。N沟道增强型MOS管的基本特性：uGS＜UT，管子截止，uGS＞UT，管子导通。uGS越大，沟道越宽，在相同的漏源电压uDS作用下，漏极电流ID越大。输出特性②转移特性曲线：

4、iD=f(uGS)uDS=const可根据输出特性曲线作出移特性曲线。例：作uDS=10V的一条转移特性曲线：UT一个重要参数——跨导gm：gm=iD/uGSuDS=const(单位mS)gm的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用。在转移特性曲线上，gm为的曲线的斜率。在输出特性曲线上也可求出gm。2.N沟道耗尽型MOSFET特点：当uGS=0时，就有沟道，加入uDS，就有iD。当uGS＞0时，沟道增宽，iD进一步增加。当uGS＜0时，沟道变窄，iD减小。在栅极下方的SiO2层中掺入了大量的金属正离子。所以当uGS=0时

5、，这些正离子已经感应出反型层，形成了沟道。定义：夹断电压（UP）——沟道刚刚消失所需的栅源电压uGS。