耗盡層和反型層
反型層是半導(dǎo)體材料中的一層,在某些條件下,多數(shù)載流子的類型在一定條件下變化。在通常的MOS器件中,反型層構(gòu)成導(dǎo)電溝道,是器件導(dǎo)通的原因,表面反型狀態(tài)對(duì)MOS器件至關(guān)重要。
當(dāng)柵源之間加上正向電壓P型襯底相當(dāng)于以SiO2為介質(zhì)的平板電容器,在正的柵源電壓的作用下,介質(zhì)將產(chǎn)生一個(gè)垂直于半導(dǎo)體表面的由柵極指向P襯底的電場(chǎng)但不會(huì)產(chǎn)生電流iG。
這個(gè)電場(chǎng)是排斥空穴而吸引電子的,因此,使柵極附近的P型襯底中的空穴被排斥,同時(shí)P型襯底中的少子(電子)被吸引到柵極下的襯底表面,當(dāng)正的柵源電壓達(dá)到一定數(shù)值時(shí),這些電子在柵極附近的P型硅表面便形成了一個(gè)N型薄層,稱之為反型層。
在反型狀態(tài)下,反型載流子主要分布在緊靠表面的薄層內(nèi),其厚度約為10nm,比下面的耗盡層薄得多。一般假定反型層是一個(gè)厚度可以忽略的薄層,這一假設(shè)稱為電荷薄層近似,全部降落在其下的耗盡層上。
強(qiáng)反型狀態(tài)
半導(dǎo)體表面的少數(shù)載流子濃度等于體內(nèi)的多數(shù)載流子濃度時(shí),半導(dǎo)體表面開始強(qiáng)反型。
強(qiáng)反型時(shí),表面勢(shì)近似為不變的數(shù)值,耗盡層電荷及耗盡層厚度有極大值,此時(shí)過(guò)剩柵壓只是形成反型層電荷。
耗盡層,是指PN結(jié)中在漂移運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散作用的雙重影響下載流子數(shù)量非常少的一個(gè)高電阻區(qū)域。耗盡層的寬度與材料本身性質(zhì)、溫度以及偏置電壓的大小有關(guān)。
耗盡層(depletion region),又稱耗盡區(qū)、阻擋層、勢(shì)壘區(qū)(barrier region),是指PN結(jié)中在漂移運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散作用的雙重影響下載流子數(shù)量非常少的一個(gè)高電阻區(qū)域。
耗盡層的寬度與材料本身性質(zhì)、溫度以及偏置電壓的大小有關(guān)。
耗盡區(qū)是這樣命名的,因?yàn)樗怯蓪?dǎo)電區(qū)域通過(guò)除去所有自由電荷載體而形成的,而不留下任何電流。
了解耗盡區(qū)是解釋現(xiàn)代半導(dǎo)體電子器件的關(guān)鍵:二極管,雙極結(jié)型晶體管,場(chǎng)效應(yīng)晶體管和可變電容二極管都依賴于耗盡區(qū)現(xiàn)象。
MOS管形成導(dǎo)電溝道時(shí)的耗盡層和反型層區(qū)別
以NMOS為例,它是P型襯底,空穴是襯底的多子。
NMOS要導(dǎo)通的話,得給柵極加正電壓,那么柵極金屬層將積累正電荷,排斥襯底中的空穴,使之剩下不能移動(dòng)的負(fù)電中心區(qū)域,這塊區(qū)域就叫做耗盡層。
簡(jiǎn)單理解就是襯底里的多子被耗盡(排斥)了。什么是反型層呢?給柵極加正電壓,排斥空穴的同時(shí),也會(huì)吸引襯底中的自由電子。
電子被吸引到耗盡層和絕緣層(SiO2)之間,形成一個(gè)N型薄區(qū),稱為反型層。這個(gè)反型層就是源漏之間的導(dǎo)電溝道。
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