反型层与耗尽区
反型層
在半導體器件中,反型層是指在一個本征半導體的表面,形成與基本半導體類型相反的導電類型區域。例如,在n型半導體的表面上形成一個p型區域,或者在p型半導體的表面上形成一個n型區域。這種現象通常是通過施加電場來實現的。
以場效應晶體管(FET)為例,其中一個常見的場效應晶體管類型是金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)。MOSFET結構包括一個底片(或襯底),通常是p型或n型硅半導體。在底片上,有一個絕緣層(通常為氧化硅),然后是一個導電金屬門極。當在金屬門極上施加電壓時,底片表面的半導體類型就會發生改變,形成反型層。
如果底片是p型半導體,當門極電壓足夠高時,底片表面會形成一個n型反型層。反之,如果底片是n型半導體,當門極電壓足夠高時,底片表面會形成一個p型反型層。
耗盡區
半導體器件中的耗盡區(depletion region)是指P型半導體與N型半導體接觸形成的電荷空穴的區域。它的形成機理如下:
P型半導體中空穴的濃度高,N型半導體中電子的濃度高。當兩者接觸時,空穴會擴散到N區,電子會擴散到P區。擴散過程會使P區失去空穴,N區失去電子,在兩端形成電荷空穴,這些區域稱為耗盡區。耗盡區中的空穴會產生內置電場,該電場會阻止更多載流子的擴散,最終達到動態平衡。耗盡區中的空穴會隨著外加電壓的變化進行重新分布,從而控制P-N結兩端的電勢差,實現整個器件的功能。
耗盡區的主要特征有:
幾乎不含任何載流子,是電中性的。產生內置電場,阻止載流子擴散。隨外加電壓改變而改變空穴的分布,控制P-N結的電勢差。寬度較窄,一般為微米級。起到分隔和屏蔽P區和N區的作用。所以,耗盡區是實現半導體器件功能的關鍵區域之一。它的形成和改變直接決定了整個器件的電氣特性。
總結
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