[半导体] pn结，三极管，MOS基本知识

PN结：

       形成：两硅块结合时，由于它们存在载流子浓度梯度，电子从N区向P区扩散，空穴从P区向N区扩散。N区电子离开后，留下不可动的带正电的电离施主，形成正电荷区，同理在P区形成一个负电荷区，它们所在的区域称为空间电荷区 ，产生了从N区到P区的内建电场，少数载流子在其作用下做漂移运动，阻碍多数载流子扩散运动，随着扩散运动的进行，空间电荷区越来越大，漂移运动加强，无外加电场时，最终两者达到动态平衡，形成PN结。

      

      接正向电压：P区接正电压，N区接负电压，与PN结电场方向相反，削弱PN结的内电场，少子漂移运动减弱，扩散电流加大，电流主要由扩散电流决定，呈低阻性。

     

      接反向电压：P区接负电压，N区接正电压，与PN结电场方向相同，加强内电场，少子漂移运动加强，扩散电流减小到可忽略，电流主要由漂移电流决定，但又由于在一定温度条件下，由本征激发决定的少子浓度是一定的，故少子形成的漂移电流是恒定的，基本与所加反向电压的大小无关。

  

     PN结正偏电容：势垒电容+扩散电容

双极型晶体管(BJT)：

    

     为双极型：电流由两种载流子形成

     掺杂浓度: 发射区掺杂浓度大，基区掺杂浓度中等，集电区掺杂浓度低，且集电结面积大，基区要制造得很薄，其厚度应远小于少子扩散长度。

    

     工作状态：

                     

                                          发射结发射电子流——>基区输运——>集电结收集电子流（电流控制电流）

                                                         

                       1.发射结正偏(锗管约为0.3V，硅管约为0.7V)、集电结反偏：正向有源区,Ib控制Ic，Ic与Ib近似于线性关系，在基极加上一个小信号电流，引起集电极大的信号电流输出。 Ic=β*Ib    Ie=Ic+Ib=β*Ib+Ib=(1+β)*Ib  

                       2.发射结正偏、集电结正偏：饱和区,当三极管的集电结电流IC增大到一定程度时，再增大Ib，Ic也不会增大，超出了放大区，进入了饱和区。饱和时，Ic最大，集电极和发射之间的内阻最小，电压Uce只有0.1V~0.3V，Uce

                   3.发射结反偏或正偏小于0.7V的导通电压，集电结反偏：截止区；

                   4.发射结反偏，集电结正偏：反向有源区（很少用）。

                     

         

      三种接法：   

            1、共射电路既能放大电流又能放大电压，输入输出电阻居三种电路之中，输出电阻较大，频带较窄。常用作为低频电压放大电路的单元电路；

            2、共集电路只能放大电流不能放大电压，是三种接法中输入电阻最大、输出电阻最小的电路，具有电压跟随的特点，常用于电压放大电路的输入和输出级；

            3、共基电路只能放大电压不能放大电流，输出电阻小，电压放大倍数、输出电阻与共射电路相当，是三种接法中高频特性最好的电路。常作为宽频带放大电路。

 

MOS场效应晶体管：

    

         NMOS工作原理：当VGS >Vt时，P型半导体的空穴逐渐减少直到耗尽，而电子逐渐积累直到反型，当表面达到强反型时，电子积累层将在N+源漏间形成导电沟道，加上VDS则有载流子通过形成电流。VGS继续增大，反型层的厚度将逐渐增厚，导电电子数目增多，IDS上升。（电压控制电流）

       

     为单极型：电流由一种载流子形成

     当VGS则MOS管处于截止区。就是说当栅源电压低于阈值电压时，则管子不导通。

       当VtMOS管处于三极管区(线性区)。这时MOS管相当于一个小的电阻。

       当VGS-VtMOS管处于饱和区。如果不考虑基区宽度调制效应(EARLYEFFECT)，我们可以认为漏端电流与VDS无关。

三极管和MOS的区别：

             1.三极管是电流驱动型，MOS是电压驱动型

           2.三极管价格比MOS低，常用于数字电路开关控制

           3.三极管损耗大,MOS低

           4.MOS常用于电源开关，大电流电路中的开关控制，高频高速电路。