二極管 三極管 MOS器件基本原理

P-N結及其電流電壓特性

　　晶體二極管為一個(gè)由 p 型半導體和 n 型半導體形成的 p-n 結，在其界面處兩側形成空間電荷層，并建有自建電場(chǎng)。當不存在外加電壓時(shí)，由于 p-n 結兩邊載流子濃度差引起的擴散電流和自建電場(chǎng)引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。 當外界有正向電壓偏置時(shí)，外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)的互相抑消作用使載流子的擴散電流增加引起了正向電流：

　　當外界有反向電壓偏置時(shí)，外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)進(jìn)一步加強，形成在一定反向電壓范圍內與反向偏置電壓值無(wú)關(guān)的反向飽和電流 I0 。 當外加的反向電壓高到一定程度時(shí)， p-n 結空間電荷層中的電場(chǎng)強度達到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過(guò)程，產(chǎn)生大量電子空穴對，產(chǎn)生了數值很大的反向擊穿電流，稱(chēng)為二極管的擊穿現象。

　　雙極結型三極管相當于兩個(gè)背靠背的二極管 PN 結。正向偏置的 EB 結有空穴從發(fā)射極注入基區，其中大部分空穴能夠到達集電結的邊界，并在反向偏置的 CB 結勢壘電場(chǎng)的作用下到達集電區，形成集電極電流 IC 。 在共發(fā)射極晶體管電路中 , 發(fā)射結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β = IC / IB =100, 集電極電流 IC= β*IB=10mA。在500Ω的集電極負載電阻上有電壓降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(gè)交變的小電流ib，在集電極電路中將出現一個(gè)相應的交變電流ic，有c/ib=β，實(shí)現了雙極晶體管的電流放大作用。

　　金屬氧化物半導體場(chǎng)效應三極管的基本工作原理是靠半導體表面的電場(chǎng)效應，在半導體中感生出導電溝道來(lái)進(jìn)行工作的。 當柵 G 電壓 VG 增大時(shí)， p 型半導體表面的多數載流子棗空穴逐漸減少、耗盡，而電子逐漸積累到反型。當表面達到反型時(shí)，電子積累層將在 n+ 源區 S 和 n+ 漏區 D 之間形成導電溝道。當 VDS ≠ 0 時(shí)，源漏電極之間有較大的電流 IDS 流過(guò)。使半導體表面達到強反型時(shí)所需加的柵源電壓稱(chēng)為閾值電壓 VT 。當 VGS>VT 并取不同數值時(shí)，反型層的導電能力將改變，在相同的 VDS 下也將產(chǎn)生不同的 IDS , 實(shí)現柵源電壓 VGS 對源漏電流 IDS 的控制。

　　來(lái)源：集成電路測試網(wǎng)