mos是多子還是少子,mos為什么是多子器件？-KIA MOS管

mos為什么是多子器件

MOS管是單載流子（“多數載流子”）參與導電的器件，是單極型晶體管。

在MOSFET中，當施加適當的電壓時，多數載流子（電子或空穴，取決于半導體類型）在半導體表面形成反型層，從而允許電流流動。因此，MOSFET是多子器件。

什么是多子（多數載流子），什么是少子（少數載流子）

對于本征半導體來說，是純度非常高（99.9999999%，9個9）的單晶半導體，其電子很難從共價鍵中逃脫出來，以至于在絕對零度條件下完全不能導電。但是在室溫環境下，會有少量電子會從共價鍵中脫離出來形成“自由電子”，而該共價鍵由于少了一個電子會形成了“空穴”。

所以對于半導體來說，“自由電子”和“空穴”便是載流子。

正是由于載流子的存在，本征半導體才有了“半”導電性，載流子濃度的多少，決定了材料的導電性能。

然而本征半導體對我們來說并沒有用：本征半導體 “自由電子”數量非常非常少（硅電子/空穴濃度：101? cm?3，體電阻率約為10?Ω·cm），以至于其導電性能非常之差；我們要讓半導體變的有用，首先得提升它的的導電性能：摻入特定雜質，讓它成為雜質半導體；有兩個方法來提升半導體的導電性能，從導電性能角度來說效果是完全一樣的。

1. N型半導體：摻入5價雜質元素（磷、砷）的半導體；5價雜質原子與4價硅原子結合成共價鍵（8個電子），那必然會多余1個“電子”無共價鍵束縛，形成“自由電子”，而雜質原子因帶正電荷成為正離子；

N性半導體的“自由電子”便是多子，而“空穴”則是少子。

2. P型半導體：參入3價雜質元素（硼、鎵）的半導體；3價雜質原子與4價硅原子結合成共價鍵（需要8個電子），缺了1個價電子，在共價鍵中留下1個空穴；空穴很容易捕獲電子使雜質原子成為負離子；

P型半導體的“空穴”便是多子，而“自由電子”則是少子。

MOS管結構原理：

以N-MOS為例，a：P型半導體做襯底;b：上邊擴散兩個N型區，c：覆蓋SiO2絕緣層;在N區上腐蝕兩個孔，然后金屬化的方法在絕緣層和兩個孔內做成三個電極：G(柵極)、D(漏極)、S(源極)。

工作原理：

一般襯底和源極短接在一起，Vds加正電壓，Vgs=0時，PN結反偏，沒有電流，Vgs加正電壓，P襯底上方感應出負電荷，與P襯底的多子(空穴)極性相反，被稱為反型層，并把漏源極N型區連接起來形成導電溝道，當Vgs比較小時，負電荷與空穴中和，仍無法導電，當Vgs超過導通閾值后，感應的負電荷把N型區連接起來形成N溝道，開始導電。Vgs繼續增大，溝道擴大電阻降低，從而電流增大。

在MOSFET中，多數載流子是電子。這種器件的特性主要由多數載流子的濃度決定，而受溫度影響較小。MOSFET的結構和工作機制使其成為多子器件的主要原因如下：

結構特點：MOSFET的結構包括金屬柵極、氧化物層和半導體襯底。通過柵極電壓的控制，可以在襯底中感應出多數載流子，形成導電通道。

工作原理：在MOSFET中，柵極電壓控制著半導體襯底中的多數載流子（電子）的移動，從而控制電流的流動。這種電壓控制電流的方式使得MOSFET具有高輸入阻抗和快速的開關速度。

多數載流子的主導作用：在N型半導體中，電子是多數載流子，而在P型半導體中，空穴是多數載流子。MOSFET通常使用N型或P型半導體作為襯底，但無論是哪種類型，多數載流子在導電過程中起到主要作用。

摻雜濃度的影響：多數載流子的濃度主要由半導體的摻雜濃度決定。在MOSFET的設計中，通過控制摻雜濃度可以優化器件的性能，如導電性、開關速度等。

MOSFET是多子器件，是因為其結構和工作原理決定了多數載流子（電子）在導電過程中起主導作用，這種特性在數字和模擬電路中有著廣泛的應用。

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