反型层与耗尽区

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反型层与耗尽区

2024-07-11 23:26| 来源: 网络整理| 查看: 265

反型层

在半导体器件中,反型层是指在一个本征半导体的表面,形成与基本半导体类型相反的导电类型区域。例如,在n型半导体的表面上形成一个p型区域,或者在p型半导体的表面上形成一个n型区域。这种现象通常是通过施加电场来实现的。 以场效应晶体管(FET)为例,其中一个常见的场效应晶体管类型是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。MOSFET结构包括一个底片(或衬底),通常是p型或n型硅半导体。在底片上,有一个绝缘层(通常为氧化硅),然后是一个导电金属门极。当在金属门极上施加电压时,底片表面的半导体类型就会发生改变,形成反型层。 如果底片是p型半导体,当门极电压足够高时,底片表面会形成一个n型反型层。反之,如果底片是n型半导体,当门极电压足够高时,底片表面会形成一个p型反型层。

耗尽区

半导体器件中的耗尽区(depletion region)是指P型半导体与N型半导体接触形成的电荷空穴的区域。它的形成机理如下: P型半导体中空穴的浓度高,N型半导体中电子的浓度高。当两者接触时,空穴会扩散到N区,电子会扩散到P区。扩散过程会使P区失去空穴,N区失去电子,在两端形成电荷空穴,这些区域称为耗尽区。耗尽区中的空穴会产生内置电场,该电场会阻止更多载流子的扩散,最终达到动态平衡。耗尽区中的空穴会随着外加电压的变化进行重新分布,从而控制P-N结两端的电势差,实现整个器件的功能。

耗尽区的主要特征有: 几乎不含任何载流子,是电中性的。产生内置电场,阻止载流子扩散。随外加电压改变而改变空穴的分布,控制P-N结的电势差。宽度较窄,一般为微米级。起到分隔和屏蔽P区和N区的作用。所以,耗尽区是实现半导体器件功能的关键区域之一。它的形成和改变直接决定了整个器件的电气特性。



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