MOS器件--耗盡層和反型層詳解以及區(qū)別-KIA MOS管

耗盡層和反型層

反型層是半導(dǎo)體材料中的一層，在某些條件下，多數(shù)載流子的類型在一定條件下變化。在通常的MOS器件中，反型層構(gòu)成導(dǎo)電溝道，是器件導(dǎo)通的原因，表面反型狀態(tài)對(duì)MOS器件至關(guān)重要。

當(dāng)柵源之間加上正向電壓P型襯底相當(dāng)于以SiO2為介質(zhì)的平板電容器，在正的柵源電壓的作用下，介質(zhì)將產(chǎn)生一個(gè)垂直于半導(dǎo)體表面的由柵極指向P襯底的電場(chǎng)但不會(huì)產(chǎn)生電流iG。

這個(gè)電場(chǎng)是排斥空穴而吸引電子的，因此，使柵極附近的P型襯底中的空穴被排斥，同時(shí)P型襯底中的少子（電子）被吸引到柵極下的襯底表面，當(dāng)正的柵源電壓達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，這些電子在柵極附近的P型硅表面便形成了一個(gè)N型薄層，稱之為反型層。

在反型狀態(tài)下，反型載流子主要分布在緊靠表面的薄層內(nèi)，其厚度約為10nm，比下面的耗盡層薄得多。一般假定反型層是一個(gè)厚度可以忽略的薄層，這一假設(shè)稱為電荷薄層近似，全部降落在其下的耗盡層上。

強(qiáng)反型狀態(tài)

半導(dǎo)體表面的少數(shù)載流子濃度等于體內(nèi)的多數(shù)載流子濃度時(shí)，半導(dǎo)體表面開始強(qiáng)反型。

強(qiáng)反型時(shí)，表面勢(shì)近似為不變的數(shù)值，耗盡層電荷及耗盡層厚度有極大值，此時(shí)過剩柵壓只是形成反型層電荷。

耗盡層，是指PN結(jié)中在漂移運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散作用的雙重影響下載流子數(shù)量非常少的一個(gè)高電阻區(qū)域。耗盡層的寬度與材料本身性質(zhì)、溫度以及偏置電壓的大小有關(guān)。

耗盡層（depletion region），又稱耗盡區(qū)、阻擋層、勢(shì)壘區(qū)（barrier region），是指PN結(jié)中在漂移運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散作用的雙重影響下載流子數(shù)量非常少的一個(gè)高電阻區(qū)域。

耗盡層的寬度與材料本身性質(zhì)、溫度以及偏置電壓的大小有關(guān)。

耗盡區(qū)是這樣命名的，因?yàn)樗怯蓪?dǎo)電區(qū)域通過除去所有自由電荷載體而形成的，而不留下任何電流。

了解耗盡區(qū)是解釋現(xiàn)代半導(dǎo)體電子器件的關(guān)鍵：二極管，雙極結(jié)型晶體管，場(chǎng)效應(yīng)晶體管和可變電容二極管都依賴于耗盡區(qū)現(xiàn)象。

MOS管形成導(dǎo)電溝道時(shí)的耗盡層和反型層區(qū)別

以NMOS為例，它是P型襯底，空穴是襯底的多子。

NMOS要導(dǎo)通的話，得給柵極加正電壓，那么柵極金屬層將積累正電荷，排斥襯底中的空穴，使之剩下不能移動(dòng)的負(fù)電中心區(qū)域，這塊區(qū)域就叫做耗盡層。

簡單理解就是襯底里的多子被耗盡（排斥）了。什么是反型層呢？給柵極加正電壓，排斥空穴的同時(shí)，也會(huì)吸引襯底中的自由電子。

電子被吸引到耗盡層和絕緣層（SiO2）之間，形成一個(gè)N型薄區(qū)，稱為反型層。這個(gè)反型層就是源漏之間的導(dǎo)電溝道。

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