理论教育 结型场效应晶体管的基本结构简介

结型场效应晶体管的基本结构简介

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:图4-11 结型场效应晶体管的典型结构与双极晶体管相比,结型场效应晶体管的最大不同之处在于,它有两个栅结,并处于电流流通的方向上。图4-12 N沟道结型场效应 晶体管简化结构为了分析的方便,选取N沟道结型场效应晶体管作为分析对象,将其简化成如图4-12所示的模型,此时两个栅结结构是对称的。一般,将结型场效应晶体管在电路中连接成共源极接法。

结型场效应晶体管的基本结构简介

典型N沟道和P沟道的结型场效应晶体管结构如图4-11a和b所示,其中半导体芯片的结构与双极型晶体管的芯片结构几乎没有什么差别,都是PNP或NPN三层结构,只不过在结型场效应晶体管中使用两个重掺杂层。在N沟道结型场效应晶体管中,两个重掺杂的P+层与N层形成个P+N结,通常称之为栅结;N区两端各做欧姆接触,引出的电极分别称为源极(S)和漏极(D);两个P+区表面也做欧姆接触,引出的电极为栅极(G),大多数结型场效应晶体管的两个栅极是连在一起的,因此,结型场效应晶体管尽管有4个电极但不是四端器件,而是三端器件。

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图4-11 结型场效应晶体管的典型结构

与双极晶体管相比,结型场效应晶体管的最大不同之处在于,它有两个栅结,并处于电流流通的方向上。在零偏置条件下,形成的空间电荷区如图4-12中阴影部分所示,此时空间电荷区可认为没有导电能力(空间电荷区没有载流子,耗尽层的由来),则从源极到漏极的电流通道就是两个空间电荷区中间的中性半导体区域,称之为导电沟道。如果该沟道是由N型半导体构成的,则以电子为载流子的沟道,称之为N沟道,若是由P型半导体构成的,则以空穴为载流子的沟道,称之为P沟道。同样,因为由于电子比空穴有更高的迁移率,因而结型场效应晶体管常常采用N沟道。(www.daowen.com)

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图4-12 N沟道结型场效应 晶体管简化结构

为了分析的方便,选取N沟道结型场效应晶体管作为分析对象,将其简化成如图4-12所示的模型,此时两个栅结结构是对称的。一般,将结型场效应晶体管在电路中连接成共源极接法。即在漏源极之间接偏置电压,在栅源极之间接栅极控制电压。结型场效应晶体管漏源极之间电压为UDS,漏源极电流为ID,该电流就是由N区的沟道电导决定的。沟道电导与N区掺杂浓度及栅、漏、源电压有关,N型半导体掺杂浓度越高,沟道电阻率越小,导电能力越强。沟道电导除与N区掺杂浓度有关外,还跟N沟道的形状有关,即与沟道的长度、宽度和厚度有关,可以认为两栅结空间电荷区边沿的距离就是沟道的宽度,显然其受到栅结空间电荷区宽度的控制。随着栅PN结上反向栅电压的增加,栅结空间电荷区向N型导电沟道区的中心扩展,使N型导电沟道区的有效宽度减小;反之,N型导电沟道区的有效宽度就增加。

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