二極管 三極管 MOS器件基本原理

P-N結(jié)及其電流電壓特性

　　晶體二極管為一個由 p 型半導(dǎo)體和 n 型半導(dǎo)體形成的 p-n 結(jié)，在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層，并建有自建電場。當(dāng)不存在外加電壓時，由于 p-n 結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。 當(dāng)外界有正向電壓偏置時，外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴(kuò)散電流增加引起了正向電流：

　　當(dāng)外界有反向電壓偏置時，外界電場和自建電場進(jìn)一步加強，形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無關(guān)的反向飽和電流 I0 。 當(dāng)外加的反向電壓高到一定程度時， p-n 結(jié)空間電荷層中的電場強度達(dá)到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過程，產(chǎn)生大量電子空穴對，產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電流，稱為二極管的擊穿現(xiàn)象。

　　雙極結(jié)型三極管相當(dāng)于兩個背靠背的二極管 PN 結(jié)。正向偏置的 EB 結(jié)有空穴從發(fā)射極注入基區(qū)，其中大部分空穴能夠到達(dá)集電結(jié)的邊界，并在反向偏置的 CB 結(jié)勢壘電場的作用下到達(dá)集電區(qū)，形成集電極電流 IC 。 在共發(fā)射極晶體管電路中 , 發(fā)射結(jié)在基極電路中正向偏置 , 其電壓 降很小。絕大部分 的集電極和發(fā)射極之間的外加偏壓都加在反向偏置的集電結(jié)上。由于 VBE 很小，所以基極電流約為 IB= 5V/50 k Ω = 0.1mA 。 如果晶體管的共發(fā)射極電流放大系數(shù)β = IC / IB =100, 集電極電流 IC= β*IB=10mA。在500Ω的集電極負(fù)載電阻上有電壓降VRC=10mA*500Ω=5V，而晶體管集電極和發(fā)射極之間的壓降為VCE=5V，如果在基極偏置電路中疊加一個交變的小電流ib，在集電極電路中將出現(xiàn)一個相應(yīng)的交變電流ic，有c/ib=β，實現(xiàn)了雙極晶體管的電流放大作用。

　　金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)三極管的基本工作原理是靠半導(dǎo)體表面的電場效應(yīng)，在半導(dǎo)體中感生出導(dǎo)電溝道來進(jìn)行工作的。 當(dāng)柵 G 電壓 VG 增大時， p 型半導(dǎo)體表面的多數(shù)載流子棗空穴逐漸減少、耗盡，而電子逐漸積累到反型。當(dāng)表面達(dá)到反型時，電子積累層將在 n+ 源區(qū) S 和 n+ 漏區(qū) D 之間形成導(dǎo)電溝道。當(dāng) VDS ≠ 0 時，源漏電極之間有較大的電流 IDS 流過。使半導(dǎo)體表面達(dá)到強反型時所需加的柵源電壓稱為閾值電壓 VT 。當(dāng) VGS>VT 并取不同數(shù)值時，反型層的導(dǎo)電能力將改變，在相同的 VDS 下也將產(chǎn)生不同的 IDS , 實現(xiàn)柵源電壓 VGS 對源漏電流 IDS 的控制。

　　來源：集成電路測試網(wǎng)