目 錄
1 概念
2 PN結
3 晶體二極管
4 晶體三極管
5 MOS半導體
概念
• 導體：很容易導電的物體，如金、銀、銅、鐵等。
• 絕緣體：不容易導電或者完全不導電的物體，如塑膠、橡膠、陶瓷、玻璃等。
• 半導體：導電性能介于導體和絕緣體之間的物質，如矽(Si)、鍺(Ge)、金屬氧化物等。矽和鍺是4價元素，原子的最外層軌道上有4個價電子。
• N型半導體：在純淨半導體矽或鍺（4價）中摻入磷、砷等5價元素，由于這類元素的原子最外層有5個價電子，故在構成的共價鍵結構中，由于存在一個多餘的價電子而産生大量自由電子，這種半導體主要靠自由電子導電，稱為電子半導體或N型半導體，其中自由電子為多數載流子，熱激發形成的空穴為少數載流子。
• P型半導體：在純淨半導體矽或鍺（4價）中摻入硼、鋁等3價元素，由于這類元素的原子最外層隻有3個價電子，故在構成的共價鍵結構中，由于缺少價電子而形成大量空穴，這類摻雜後的半導體其導電作用主要靠空穴運動，稱為空穴半導體或P型半導體，其中空穴為多數載流子，熱激發形成的自由電子是少數載流子。
PN結
PN結：将一塊半導體的一側摻雜成P型半導體，另一側摻雜成N型半導體，在兩種半導體的交界面處将形成一個特殊的薄層。
半導體中載流子有擴散運動和漂移運動兩種運動方式。載流子在電場作用下的定向運動稱為漂移運動。
在半導體中，如果載流子濃度分布不均勻，因為濃度差，載流子将會從濃度高的區域向濃度低的區域運動，這種運動稱為擴散
擴散與漂移達到動态平衡形成一定寬度的PN結，形成空間電荷區産生内電場
外加正向電壓-正向偏置
外加電場與内電場方向相反，内電場削弱，擴散運動大大超過漂移運動，N區電子不斷擴散到P區，P區空穴不斷擴散到N區，形成較大的正向電流，這時稱PN結處于低阻導通狀态。
PN 結加反向電壓（反向偏置）
電流方向相反，導通截止
晶體二極管
• 概念
一個PN結加上相應的電極引線并用管殼封裝起來，就構成了半導體二極管，簡稱二極管。符号用VD表示。
半導體二極管按其結構不同可分為點接觸型和面接觸型兩類。
點接觸型二極管PN結面積很小，結電容很小，多用于高頻檢波及脈沖數字電路中的開關元件。
面接觸型二極管PN結面積大，結電容也小，允許通過電流大，多用在低頻整流、檢波等電路中。
• 特性
正向特性（導通）
反向特性（截止）
反向擊穿
晶體三極管
概念
半導體三極管是由兩個背靠背的PN結構成的。重要特性是具有電流放大作用和開關作用，常見的有平面型和合金型兩類。在工作過程中，兩種載流子（電子和空穴）都參與導電，故又稱為雙極型半導體，簡稱半導體或三極管。
兩個PN結，把半導體分成三個區域（三區二結）。這三個區域的排列，可以是N-P-N，也可以是P-N-P。是以，雙極型三極管有兩種類型：NPN型和PNP型。
NPN型
PNP型
工作于放大狀态的半導體三極管
條件：
内部：發射區高摻雜，基區很薄，集電結面積大
外部：發射結正偏，集電結反偏
大量電子N2通過很薄的基極被集電極吸收，少量電子N1在基極與空穴複合。N2和N1的比例由三極管内部結構決定。在不考慮ICBO時：
IC/IB=N2/N1=β
MOS半導體
概念
NMOS，指的是利用電子來傳導電性信号的金氧半半導體。NMOS的電路符号如下圖，而其結構圖如左圖所示，是由負型摻雜形成的漏極與源極，與在氧化層上的閘極所構成。
PMOS，指的是利用空穴來傳導電性信号的金氧半導體。PMOS的電路符号如下圖，而其結構則如右圖所示，是由正型摻雜形成的漏極(drain)及源極(source)，與閘極(gate)及閘極下面的氧化層所構成。
NMOS
N溝道增強型MOSFET的結構
取一塊P型半導體作為襯底，用B表示。
用氧化工藝生成一層SiO2 薄膜絕緣層。
然後用光刻工藝腐蝕出兩個孔。
擴散兩個高摻雜的N型區。進而形成兩個PN結。（綠色部分）
從N型區引出電極，一個是漏極D，一個是源極S。
在源極和漏極之間的絕緣層上鍍一層金屬鋁作為栅極G。
N溝道增強型MOSFET的符号如左圖所示。左面的一個襯底在内部與源極相連，右面的一個沒有連接配接，使用時需要在外部連接配接。
N溝道增強型MOSFET的工作原理
對N溝道增強型MOS場效應三極管的工作原理，分兩個方面進行讨論，一是栅源電壓UGS對溝道會産生影響，二是漏源電壓UDS也會對溝道産生影響，進而對輸出電流，即漏極電流ID産生影響。
栅源電壓UGS的控制作用
先令漏源電壓UDS=0，加入栅源電壓UGS以後并不斷增加。UGS帶給栅極正電荷，會将正對SiO2層的表面下的襯底中的空穴推走，進而形成一層負離子層，即耗盡層，用綠色的區域表示。同時會在栅極下的表層感生一定的電子電荷，若電子數量較多，進而在漏源之間可形成導電溝道。溝道中的電子和P型襯底的多子導電性質相反，稱為反型層。此時若加上UDS ，就會有漏極電流ID産生。當UGS較小時，不能形成有效的溝道，盡管加有UDS ，也不能形成ID 。當增加UGS，使ID剛剛出現時，對應的UGS稱為開啟電壓，用UGS(th)或UT表示。
漏源電壓UDS的控制作用
設UGS＞UGS(th)，增加UDS，此時溝道的變化如下。
顯然漏源電壓會對溝道産生影響，因為源極和襯底相連接配接，是以加入UDS後， UDS将沿漏到源逐漸降落在溝道内，漏極和襯底之間反偏最大，PN結的寬度最大。是以加入UDS後，在漏源之間會形成一個傾斜的PN結區，進而影響溝道的導電性。
當UDS進一步增加時， ID會不斷增加,同時，漏端的耗盡層上移，會在漏端出現夾斷，這種狀态稱為預夾斷。
當UDS進一步增加時， 漏端的耗盡層向源極伸展，此時ID基本不再增加，增加的UDS基本上降落在夾斷區。
N溝道耗盡型MOSFET
N溝道耗盡型MOSFET的結構和符号如下圖所示，它是在栅極下方的SiO2絕緣層中摻入了一定量的正離子。是以當UGS=0時，這些正離子已經感生出電子形成導電溝道。于是，隻要有漏源電壓，就有漏極電流存在。
當UGS=0時，對應的漏極電流用IDSS表示。當UGS＞0時，将使ID進一步增加。UGS＜0時，随着UGS的減小漏極電流逐漸減小，直至ID=0。對應ID=0的UGS稱為夾斷電壓，用符号UGS(off)表示，有時也用UP表示。N溝道耗盡型MOSFET的轉移特性曲線如右上圖所示。
場效應管符号的說明
如果是P溝道，箭頭則向外