MOSFET基本原理

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1、5-5MOSFET基本原理5-5-1基本特性5-5-2MOSFET的线性压5-5-3线性区电流讨论5-5-1基本特性1.偏置：当栅极无外加偏压时源到漏栅电极之间可视为两个背对背相接的PN结，而由源极流向漏极的电流有反向漏电流。当外加一足够大的正电压于栅极上时，MOS结构均将被反型，以致形成沟道（反型层建立）源栅和漏栅通过栅级电压的变化来加以调节。5-5-1基本特性2.沟道在VD,VG作用下变化情况栅及施加一偏压，并使半导体表面反型,若在漏极加一小电压,电子将会由原极经沟道流向漏极(电流由漏→流)5-5-1基本特

2、性沟道的作用如同电阻如图所示：VG>VTID与VD呈线性耗尽层IDVD5-5-1基本特性当漏极电压持续增加，达到VDSST，导电沟道从O-L逐渐变窄，到y＝L处，沟道宽度减小至零——这种现象为沟道夹断，沟道夹断发生的点为夹断点，此时电压为VDSST。P点IDSSTVDSST5-5-1基本特性夹断之后，ID基本不变，当VD>VDSST时,夹断点左移,但夹断电压保持不变,从漏到源的ID不变,主要变化就是L的缩短,即L=L’5-5-1基本特性L’5-5-2线性区1.线性区的假设主要假设(1)忽略源极和漏极体电阻和电极

3、接触电阻(2)沟道掺杂均匀(3)载流子在反型层中的迁移率为固定值(4)仅考虑源场电流(5)长沟道近似和渐进沟道近似，垂直电场和水平电场互相独立5-5-2线性压εx---垂直反型层均匀的电场可看作εy---产生漏源电流内在电势可写作：5-5-2线性区2.线性区的电流公式：5-5-2线性区y=0→y=LV=0→V=VD5-5-3线性区电流讨论1.耗尽层宽度与体电荷QB在临界反型之前，耗尽层的宽度xdm最大由xdm所对应的体电荷QB5-5-3线性区电流讨论2.QB与沟道电压有关，有影响代入电流式，然后积分原始电流式，

4、非消化式5-5-3线性区电流讨论3.电流式比较由图说明简与非简是有区别的简化对电流设计应用方便对线性区的电流进行对比①在MOS工作的线性区，简与非简式渐靠近②简化电流较偏大，电压值较地靠非正饱和区差距过大③简化式对电流设计应用方便非简简简非简复习思考题第一章1试画出金属及半导体相对真空能级的能带图，并标出有关电势符号加以说明？2当金属－半导体紧密接触以后，如何建立统一的费米能级Ef？说明Фb＝Φm－Χs的物理意义是什么？3什么是“肖特基势垒”？写出其表达式？它是对什么区域电子而言？4金属－半导体结的正偏如何？5

5、金属－半导体结的反偏特性如何？6肖特基势垒qΦb是金半结什么偏置下建立的？11写出金半的正偏、反偏及总的电流表达式？12什么是SBD二极管？有何特点？举例IC及高频方面的应用？13什么是欧姆接触（非整流的MS结）？14画出N型半导体或P型半导体形成欧姆接触能带图，并作说明。15为什么说实际欧姆接触仅是一种近似？电流机制是什么？16获得良好的欧姆接触的工艺措施是什么？17SBD二极管“周边效应”有何影响？18SBD二极管的改进结构如何？第二章1什么是PN结？什么是平衡PN结？2画出平衡PN结的能带图，并说明PN结

6、平衡的标志是什么？3平衡结的空间电荷区是如何建立的，作图说明。4作图说明PN结空间电荷区中的电荷分布情况。5泊松方程是描述什么情况？6PN结P型中性区和N型中性区中的电势表达式如何？7试推导平衡PN结的自建电势ψ0表达式。8什么叫单边突变结？什么样的结可作单边突变结近似？9何为“耗尽近似”？写出“耗尽近似”下的PN结中性区的泊松方程。10试证明单边突变结的势垒区最大电场式。11试证明单边结势垒区的电子电势能表达式。12关于非平衡结.14试作图说明外加电压对费米能级的影响。17试写出平衡结边界上少子浓度表达式。1

7、8证明非平衡结正偏小注入条件下少子浓度表达式。19画出正偏PN结少子注入分布图象并作说明。20试从空穴（少子）的扩散方程推导正偏下的空穴电流式。21推导电流公式时采用了哪些假设条件？22PN结的电流中少子电流于多子电流是如何转换的？23试画出PN电流的分布图象（包括少子与多子的电流）？24试画出PN结的I—V曲线，并从电流式进行说明？26试从PN结正偏电压大小(即电流水平高低)分析I—V曲线.27重掺杂的PN结PN结能带有何影响?28隧道结的高掺杂区的杂质浓度在什么水平?29试说明隧道二极管的I—V曲线特征是什

8、么?30图为隧道二极管I—V曲线,试分别说明图中A----G各点原因是什么?(画能带图)32PN势垒电容的含义是什么?33什么是PN结击穿？PN结击穿时均发生烧毁吗？34试说明PN结的“齐纳击穿”机理？35什么是PN结的雪崩击穿？36反偏PN结中载流子“倍增效因”是什么意思？37“电离率”如何定义？38“雪崩击穿”与“齐纳击穿”有何区别？39写出PN结的雪崩击穿和掺杂浓度或杂质梯度的关