Bài giảng Vật lý bán dẫn: Chương 6 - Hồ Trung Mỹ

Bài giảng Vật lý bán dẫn - Chương 6: Mosfet, cung cấp cho người học những kiến thức như Giới thiệu; Khảo sát định tính hoạt động của MOSFET; Tụ điện MOS; Hoạt động của MOSFET; Một số đặc tính không lý tưởng; Mạch tương đương tín hiệu nhỏ; Giới thiệu 1 số ứng dụng của MOSFET. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Vật lý bán dẫn: Chương 6 - Hồ Trung MỹĐHBK Tp HCM-Khoa Đ-ĐT - BMĐTSlides: Hồ Trung MỹInstructor: Nguyễn Trung Hiếu Chương 6 MOSFET (Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 1Transistors (Transfer Resistor) Transistors Bipolar transistors Field Effect Transistors NPN,PNP Junction-FETs (JFETS) Insulated Gate FET’s N-channel, P-channel MOSFETs Enhancement, Depletion N-channel, P-channel MOSFET• Giới thiệu• Khảo sát định tính hoạt động của MOSFET• Tụ điện MOS• Hoạt động của MOSFET• Một số đặc tính không lý tưởng• Mạch tương đương tín hiệu nhỏ• Giới thiệu 1 số ứng dụng của MOSFET 3 MOSFET – Giới thiệuGiới thiệu• Trên 99% các IC được chế tạo bằng MOSFET, thí dụ như: bộ nhớ ROM, RAM, vi xử lý, ASIC và nhiều IC chức năng khác.• Vào năm 2000, 106 MOSFET/người/năm được chế tạo.• MOSFET có thành phần cơ bản là kim loại (M=Metal), lớp cách điện SiO2 (O=Oxide), và bán dẫn (S=semiconductor)• Các tên gọi khác của MOSFET là MISFET (Metal-Insulator- Semiconductor), IGFET (Insulated Gate FET).• Nguyên tắc hoạt động của FET là dòng hạt dẫn từ nguồn điện máng được điều khiển bằng điện áp cổng hay điện trường cổng. Điện trường này làm cảm ứng điện tích trong bán dẫn ở giao tiếp bán dẫn-oxide. 4 Cấu trúc của MOSFET (loại giàu) Si• Kênh n: dòng hạt chính là • Kênh p: dòng hạt chính làdòng electron. dòng lỗ.• Gọi tắt là N-EMOS • Gọi tắt là P-EMOS(MOSFET loại giàu kênh N) (MOSFET loại giàu kênh P) 5 Các ký hiệu của MOSFETP-EMOS N-EMOS N-DMOS P-DMOS 6Terminals of a MOSFET1. Source terminal VS : supplies charge carriers.2. Drain terminal VD : sinks charge carriers.3. Gate terminal VG : controls the conduction between the source and the drain.4. Bulk (or body, or substrate) terminal VB.Voltage (gate) controlled current (between the source and the drain) switch 7MOSFET – CHẾ TẠO 8MOSFET Basic Operation 9 MOSFET• Giới thiệu• Tụ điện MOS• Khảo sát định tính hoạt động của MOSFET• Hoạt động của MOSFET• Một số đặc tính không lý tưởng• Mạch tương đương tín hiệu nhỏ• Giới thiệu 1 số ứng dụng của MOSFET 10 Công thoát (Work Function)• Ái lực điện tử (Electron Affinity) & Công thoát (Work Function) là các số đo của vật liệu cho biết cần bao nhiêu năng lượng để điện tửđến được chân không (EVAC) Ái lực điện tử: năng lượng cần chuyển điện tử từ EC vào chân không q   EVAC  EC Công thoát: năng lượng cần chuyển điện tử từ mức Fermi vào chân không q S  q  EC  E F • Công thoát của các vật liệu khác nhau: EVAC Công thoát của một số vật liệu Hình 7.4 11 Quy ước về điện áp• Xét 2 vật liệu 1 và 2 như hình minh họa ở hình 7.5 với các công thoát (work function) φ1 và φ2 tạo nên 1 chuyển tiếp (junction).• Ta luôn luôn tham chiếu các điện áp so với vật liệu 2.• Điện áp nội (built-in volatge) của cấu trúc này là chênh lệch 2 thế tạo nên công thoát: Vbi = −(φ1 − φ2) Điện áp cần đưa vào để là phẳng lại các dải năng lượng (flat bands) trong chuyển tiếp là Vfb = −Vbi. 12 Hình 7.5a) Giản đồ năng lượng trước khi tạo thành tiếp xúc: qj 2 qj 1 EF2 q(j1-j2) EF1b) Giản đồ năng lượng sau khi tạo thành tiếp xúc: -qVbi EF EVAC = mức năng lượng chân không 13 Quy ước về điện ápXét một tụ MOS trên hình 7.6• Hình 7.6a: cấu trúc tụ ...