Transcript 1. 1 半导体二极管 一、PN结（PN junction） 扩散 N 结构示意图如图所示， - - - - + + + + - - - - ++ ++ - - - -

1. 1 半导体二极管
一、PN结（PN junction）
扩散
N
结构示意图如图所示， - - - - + + + +
- - - - ++ ++
- - - - + + ++
孔
P
自
由
电
子
穴
由于 P 区和 N 区载流子存在浓度差
N区的自由电子向P区扩散，
在交界面附近的N区留下正离子，
P 区的空穴向N区扩散，在交界面附近的P区留下负离子
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交界面两侧形成了一个空间电荷区，即PN结
正负空间电荷在交界面两侧形成一个内电场，
内电场阻碍多数载流子的扩散运动
但推动少数载流子做漂移运动
最终扩散运动和漂移运动达到动态平衡， PN结稳定
空间电荷区
N
- - - - + + ++
- - - - ++ ++
- - - - + + ++
P
漂移
drift
扩散
diffusio
n
内电场
UD
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二、PN结的单向导电性
1. 加正向电压（简称正偏）forward bias
PN结处于正向导通(on)状态，正向等效电阻较小。
2. 加反向电压
反向电流非常小，PN结处于截止(cut-off)状态。
动画演示
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三、 二极管的伏安特性
阳极从P区引出，阴极从N区引出
对应P区
cathode
阴极
阳极
anode
对应N区
二极管符号
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I
+
I/mA
U
30
-
20
反向饱
和电流
10
UBR
Is
20
10
正向特性
死区
电压
O
0.5
1.0
1.5
2
反向特性
反向击
穿电压
U/V
4
-I/μА
二极管的伏安特性
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Ui = Umsin ωt
二极管的应用 - 整流
VD
io
+
+ uD ui
R
-
画出uo和uD的波形
ui
+
uo
-
Um
0
uo
Um
ui ＞0 时二极管导通
uo = ui
uD = 0
ui ＜0 时二极管截止
uD = ui
uo = 0
ωt
io
0
ωt
uD
0
ωt
-Um
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D
1. 2 N沟道增强型MOS场效应管
1. 结构
P衬底杂质浓度较低
B
G
S
S
D SiO2
G
引出电极用B表示
N+
N+
N+两个区杂质浓度很高
分别引出源极和漏极
P型衬底
栅极与其它电极是绝缘的
通常衬底与源极
在管子内部连接
铝
B
N沟道增强型MOS场效
应管的结构示意图
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2. 工作原理
导电沟道的形成
S
VGG
假设UDS = 0 ，同时UGS > 0
靠近二氧化硅的一侧产生耗尽层
当UGS 增大到一定值UT时，
形成一个N型导电沟道
又称之为反型层
UT ：开启电压
导电沟道随UGS 增大而增宽
D
G
N+
N+
N型沟道
P型衬底
B
UGS > UT时
形成导电沟道
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UDS对导电沟道的影响
VDD
图中满足且UDS < UGS - UT
即UGD = UGS - UDS > UT
产生电流ID且随UDS变化
从而使导电沟道发生变化
UDS 增大到UDS =UGS - UT时
ID
VGG
S
N+
N+
N型沟道
P型衬底
沟道被预夹断， ID 饱和
动画演示
D
G
B
UDS对导电沟道的
影响
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