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  • 什么是場效應(yīng)管的溝道,n溝道與p溝道的區(qū)別介紹
    • 發(fā)布時間:2024-05-04 17:45:56
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    什么是場效應(yīng)管的溝道,n溝道與p溝道的區(qū)別介紹
    場效應(yīng)管是一種半導(dǎo)體器件,用于電子設(shè)備中的放大、開關(guān)和調(diào)制等功能。根據(jù)其導(dǎo)電類型的不同,場效應(yīng)管可以分為兩種基本類型:N型場效應(yīng)管和P型場效應(yīng)管。
    溝道(Channel)
    溝道是指場效應(yīng)晶體管中源區(qū)和漏區(qū)之間的一薄半導(dǎo)體層。如MOS結(jié)構(gòu)中當(dāng)施加外部電場時在半導(dǎo)體表面形成的積累層及反型層。
    溝道--場效應(yīng)管內(nèi)部的導(dǎo)電路徑,它連接了源極和漏極。當(dāng)施加適當(dāng)?shù)碾妷夯螂娏鲿r,溝道將成為電子或空穴的主要傳導(dǎo)路徑。
    在場效應(yīng)晶體管中,源區(qū)和漏區(qū)之間有一薄半導(dǎo)體層,電流在其中流動受柵極電勢的控制。溝道寬度是表 征集成電路集成度的重要標(biāo)志。商品集成電路中場效應(yīng)晶體管的溝道寬度已小到0.25微米,每個芯片上包含了7億多個晶體管。
    N型場效應(yīng)管(N-channel FET)
    N型場效應(yīng)管中的溝道是由電子形成的。在N型場效應(yīng)管的基底中摻雜有一個少量的施主雜質(zhì),通常是磷(Phosphorus)或砷(Arsenic)等元素。這些施主雜質(zhì)提供了額外的自由電子,當(dāng)正向偏置被施加到N型場效應(yīng)管的柵極上時,形成一個負(fù)偏執(zhí)電場,吸引自由電子進(jìn)入溝道。這使得溝道中的電子可以流動,從而形成了導(dǎo)電通路。
    N型場效應(yīng)管的特點(diǎn):
    當(dāng)柵極和源極間施加正向偏壓時,溝道中的電子開始導(dǎo)通。
    當(dāng)柵極和源極間施加負(fù)向偏壓時,溝道中的電子停止導(dǎo)通。
    以N溝道增強(qiáng)型MOS管為對象(如圖)
    場效應(yīng)管 n溝道 p溝道
    為什么叫N溝道?
    因?yàn)樵礃O和漏極是兩個N型半導(dǎo)體,我們的目的是要使源極和漏極兩個導(dǎo)通,相當(dāng)于在漏源之間挖一條溝渠,這樣兩邊就連通了。
    在無任何外電場作用的情況下,漏源之間是兩個背向的PN結(jié),無法形成溝道,無法連通。
    怎么形成N溝道?
    在柵-源(g-s)間加上正電壓,在柵極金屬下側(cè)聚集正電荷,排斥二氧化硅絕緣層下側(cè)P型半導(dǎo)體具有正電特性的空穴,形成PN結(jié)。
    場效應(yīng)管 n溝道 p溝道
    現(xiàn)在加大柵-源(g-s)間的電壓,PN結(jié)區(qū)域變寬,同時吸引PN結(jié)下方的電子到PN結(jié)與二氧化硅之間,這樣溝道就形成了。
    場效應(yīng)管 n溝道 p溝道
    P型場效應(yīng)管(P-channel FET)
    相比之下,P型場效應(yīng)管的溝道是由空穴形成的。在P型場效應(yīng)管的基底中摻雜有少量的受主雜質(zhì),通常是硼(Boron)或鋁(Aluminum)等元素。這些受主雜質(zhì)提供了額外的空穴,當(dāng)負(fù)向偏置被施加到P型場效應(yīng)管的柵極上時,形成一個正偏執(zhí)電場,吸引空穴進(jìn)入溝道。這使得溝道中的空穴可以流動,從而形成了導(dǎo)電通路。
    P型場效應(yīng)管的特點(diǎn):
    當(dāng)柵極和源極間施加負(fù)向偏壓時,溝道中的空穴開始導(dǎo)通。
    當(dāng)柵極和源極間施加正向偏壓時,溝道中的空穴停止導(dǎo)通。
    n溝道和p溝道的區(qū)別
    在實(shí)際應(yīng)用中需要正確區(qū)分N型和P型場效應(yīng)管。最常見的方法是查看器件上的標(biāo)識或數(shù)據(jù)手冊。通常,N型場效應(yīng)管的標(biāo)識會有一個"n",而P型場效應(yīng)管的標(biāo)識會有一個"p"。
    此外,根據(jù)不同的制造工藝,兩種類型的管子具有不同的電特性。例如,在導(dǎo)通時,N型場效應(yīng)管的導(dǎo)通電阻較低,而P型場效應(yīng)管的導(dǎo)通電阻較高。因此,在選擇和使用場效應(yīng)管時,我們應(yīng)該充分了解其電特性,并根據(jù)具體需求作出合適的選擇。
    N型和P型場效應(yīng)管的其他區(qū)別:
    極性:N型場效應(yīng)管需要正向偏置才能導(dǎo)通,而P型場效應(yīng)管需要負(fù)向偏置才能導(dǎo)通。這是由于電子和空穴的運(yùn)動方向和極性特征所決定的。
    驅(qū)動電壓:由于電子遷移率高于空穴遷移率,N型場效應(yīng)管通常具有較低的驅(qū)動電壓要求。相比之下,P型場效應(yīng)管需要更高的驅(qū)動電壓來實(shí)現(xiàn)相同的導(dǎo)通效果。
    導(dǎo)通電阻:N型場效應(yīng)管在導(dǎo)通狀態(tài)下具有較低的導(dǎo)通電阻,因此可以提供較大的電流輸出。相反,P型場效應(yīng)管的導(dǎo)通電阻較高,因此其電流輸出能力相對較小。
    噪聲特性:由于電子的遷移率高于空穴,N型場效應(yīng)管通常具有更好的噪聲特性。這使得N型場效應(yīng)管在低噪聲放大器和高頻應(yīng)用中更為常見。
    溫度特性:N型和P型場效應(yīng)管在溫度特性上也存在差異。由于電子具有較高的遷移率,N型場效應(yīng)管的導(dǎo)通特性相對穩(wěn)定。而P型場效應(yīng)管的導(dǎo)通特性受到溫度波動的影響更大。
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