二极管、MOS管工作原理

一、二极管
1、硅带4个电子，掺杂带5个电子的磷原子为N 型半导体，掺杂带3个电子的硼原子为P型半导体；
达到动态平衡后(忽略载流子漂移和扩散运动)，形成一个 内电场；

2、磷原子本身不带电(核内质子和核外电子中和)失去一个电子变成带正电的磷离子，这个是毋庸置疑的；
所有由硅掺杂磷的N型半导体中自由电子浓度高，磷原子给硅补4个，游离出一个电子可自由移动；
同样，硅中掺杂带3个电子的硼原子为P型半导体，硼原子得3个电子但和周围的硅原子还缺一个电子拼成共价键，
多余出来一个空穴(周围的电子可从一个坑跳到另外一个坑)；

3、载流子运动
扩散运动：热运动导致晶体受能量激发，运动是随机性
漂移运动：电场作用下载流子的定向单向运动，形成漂移电流

4、不管N型还是P型半导体，单独拿出来都是呈电中性，正电荷和负电荷数量相等；
将P型和N型半导体拼接到一起时：
1、无外加电场时，物质从高浓度向低浓度流动，所以在连接处N区的游离电子向P区扩散填入其空穴，结合处一个电子填一个空穴，被消耗殆尽，
形成PN结，亦称耗尽层；同时连接处也就是PN结区域，原N区电子被消耗殆尽，只剩下磷离子带正电，原P区空穴被外来电子填满，故带负电；
形成内电场(内电势差)，边界原N区为正极，原P区为负极；耗尽层也就是离子层；
但是PN结区域外的，也就是耗尽层区域外(剩余区域)的载流子会不会也像耗尽层一样接着扩散填补空穴耗尽呢？
答案是不会的，因为随着PN结耗尽层离子层的形成，正离子区域和负离子区域形成的空间电荷区也就是内电场，电场方向由N区指向P区，
所有会抑制耗尽层区域外的游离自由电子进一步扩散到P区填补耗尽层外空穴，最终达到受力平衡稳定状态，起阻挡作用亦称阻挡层；
同时因为形成了内电场，电场力在距离衡量下就是电动势也就是电压，阻碍电压值也就是势垒电压，常温下硅0.7v 锗0.3v；
PN连接处多余电子填充空穴形成一堵墙就是PN结，正向导通的原因就是外施加电场力，电流方向由N流向P区时，(带负电)电子从P区流向N区；
反向截止；
2、两边浓度相同时形成的PN结为对称结，浓度不同时形成的PN结为不对称结，浓度高一侧PN结区域相对浓度低一侧要窄；

5、外加电场：
1、正向电压时(正向偏置)，N区接负极，N区耗尽层区域外的的自由电子获得(能量)外加电场力加速漂移填补到到P区耗尽层外的空穴；
同时电场作用从电源负极源源不断补充电子到N区，也就是N区游离自由电子浓度升高，加剧向P区扩散；
电子从电源负极流向电源正极；
2、反向电压(反向偏置)时，导致P和N耗尽层区域外的耗尽层进一步扩大，增强内电场力，N区接正极，降低N区游离自由电子浓度，
电源吸走多余电子；

6、雪崩击穿，雪崩效应
1、内电场对多数载流子(多子)有抑制扩散的作用，但是对少数载流子(少子)却有加速增势的作用，
P区的少子是自由电子，在逐渐增强的内电场力加持下具有越来越强的能量，其所携带的能量足以打破周围稳定的8电子共价键时，
就会一传十，十传百撞击携带共价键中的电子逃出，耗尽层失去阻挡能力，形成反向击穿电流；
2、击穿是不是就等同于半导体坏了呢，只有流经的电流不会引起半导体材料过热的极限及热损坏，则过程是可逆的非破坏性的；
若反向通电持续时间过长，二极管就会过热而烧坏；

【TIPS】
模拟电子技术 郭天祥老师
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二、MOS管
1、栅极gate(汉语:用竹木条或铁条等做成的类似篱笆的防护物、栏栅、猜想下我们技术先辈们是如何用汉语去翻译、规定命名这些国外概念的)电压足够大时，导电沟道形成，此时具备导电条件，像个开关。源极source为导电沟道提供载流子，相当于源头，漏极drain从导电沟道接收载流子，漏到电源去。如下:栅极漏极接正极，栅极通过金属层隔着二氧化硅绝缘层将电子吸引过来聚集到绝缘层附近形成n沟道，将正电荷排斥出去；电子聚集足够多时和两边N型半导体形成一个整体，电流(正电荷)从漏极流向源极，电子从源极流向漏极；黑色的直连正负极的都是金属层；

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