場效電晶體的操作原理?

操作原理

MOSFET的核心:金屬—氧化層—半導體電容

金屬—氧化層—半導體結構MOSFET在結構上以一個金屬—氧化層—半導體的電容為核心(如前所述,今日的MOSFET多半以多晶矽取代金屬作為其柵極材料),氧化層的材料多半是二氧化矽,其下是作為基極的矽,而其上則是作為柵極的多晶矽。這樣子的結構正好等於一個電容器(capacitor),氧化層扮演電容器中介電質(dielectric material)的角色,而電容值由氧化層的厚度與二氧化矽的介電常數(dielectric constant)來決定。柵極多晶矽與基極的矽則成為MOS電容的兩個端點。

當一個電壓施加在MOS電容的兩端時,半導體的電荷分佈也會跟著改變。考慮一個P型的半導體(空穴濃度為NA)形成的MOS電容,當一個正的電壓VGB施加在柵極與基極端(如圖)時,空穴的濃度會減少,電子的濃度會增加。當VGB夠強時,接近柵極端的電子濃度會超過空穴。這個在P型半導體中,電子濃度(帶負電荷)超過空穴(帶正電荷)濃度的區域,便是所謂的反轉層(inversion layer)。

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