集成电路版图设计基础场效应晶体管讲解
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场效应晶体管内部结构概述说明以及解释1. 引言1.1 概述场效应晶体管(Field Effect Transistor,简称FET)是一种非常重要的电子器件,被广泛应用于电子领域中。
它由半导体材料制成,具有控制和放大电流的功能,因此在集成电路、通信设备、计算机等领域中发挥着至关重要的作用。
1.2 文章结构本文将对场效应晶体管内部结构进行详细概述说明,并解释其工作原理。
文章主要分为五个部分。
首先,在引言部分我们将对场效应晶体管进行简单介绍并阐明文章的目的。
然后,在"2. 场效应晶体管内部结构"部分中,我们将深入研究晶体管的基本构成部分以及核心元件,并详细解释其工作原理。
接下来,在"3. 具体示意图和示例说明"部分,我们将通过图解和实例来更加生动地展示不同类型晶体管的布局和结构,并介绍其中关键细节。
随后,在"4. 内部结构对性能影响评估"部分中,我们将对子微米技术、材料选择以及设计参数等方面对性能的影响进行评估和探讨。
最后,在"5. 结论与展望"部分,我们将对研究结果进行总结,并展望未来发展方向。
1.3 目的本文旨在全面而系统地介绍场效应晶体管的内部结构,并解释其工作原理。
通过对具体示意图和实例的说明,读者能够更加直观地理解晶体管的布局和关键细节。
此外,文章还将评估内部结构对性能的影响,并提供一些优化策略。
通过阅读本文,读者可以深入了解场效应晶体管的内部结构及其重要性,为相关领域的研究和应用提供有价值的参考。
2. 场效应晶体管内部结构:场效应晶体管是一种重要的电子元件,广泛应用于集成电路和电子设备中。
了解其内部结构对于理解其工作原理和性能具有重要意义。
本部分将详细介绍场效应晶体管的内部结构。
2.1 基本构成部分:场效应晶体管主要由三个基本组成部分构成,即栅极、漏极和源极。
栅极是位于中间的控制电极,通过控制栅极上的信号可以调节漏源通道中的载流子浓度从而控制电流。
第五章 MOS 场效应晶体管§ 5.1 MOS 场效应晶体管的结构和工作原理1.基本结构上一章我们简单提到了金属-半导体场效应晶体管(即MESFET ),它的工作原理和JEFET 的工作原理有许多类似之处。
如果在金属-半导体结之间加一层氧化物绝缘层(如SiO 2)就可以形成另一种场效应晶体管,即金属-氧化物-半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor ,缩写MOSFET ),如图所示(P172)。
MOS 管主要是利用半导体表面效应而制成的晶体管,参与工作的只有一种载流子(即多数载流子),所以又称为单极型晶体管。
在双极型晶体管中,参加工作的不仅有多数载流子,也有少数载流子,故称为双极型晶体管。
本章主要以金属―SiO 2―P 型Si 构成的MOS 管为例来讨论其工作原理。
器件的基本参数是:沟道长度L (两个N P +结间的距离);沟道宽度Z ;氧化层厚度x 0;漏区和源区的结深x j ;衬底掺杂浓度N a 等。
MOS 场效应晶体管可以以半导体Ge 、Si 为材料,也可以用化合物GaAs 、InP 等材料制作,目前以使用Si 材料的最多。
MOS 器件栅下的绝缘层可以选用SiO 2、Si 3N 4和Al 2O 3等绝缘材料,其中使用SiO 2最为普遍。
2.载流子的积累、耗尽和反型 (1)载流子积累我们先不考虑漏极电压V D ,将源极和衬底接地,如图所示。
如果在栅极加一负偏压(0G <V ),就将产生由衬底指向栅极的垂直电场。
在电场作用下,将使空穴在半导体表面积累,而电子在金属表面积累,如图所示。
(2)载流子耗尽如果在栅极加一正偏压(0G >V ),就将产生由栅极指向衬底的垂直电场。
在此电场作用下,将造成半导体表面多子空穴耗尽(即在半导体表面感应出负电荷,这些负电荷是空间电荷,不可移动),而在金属表面感应出正电荷,如图所示。