UDS对ID影响及半导体导电原理

"漏源电压UDS对漏极电流ID的控制作用-模拟电子技术课件 高吉祥" 本文主要探讨了在模拟电子技术中的一个重要概念，即漏源电压UDS对MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）漏极电流ID的控制作用。在UGS大于阈值电压UT（设UT=2V，UGS=4V）的情况下，分析了UDS如何影响ID： (a) 当UDS=0时，ID=0。这意味着在没有漏源电压差的情况下，漏极电流为零，因为没有电场驱动电子流动。 (b) 随着UDS的增加，ID也增加。这是因为UDS的上升导致了沟道靠近漏极区域变窄，增强了电场，使得更多的电子能够通过沟道流动，从而增加了漏极电流。 (c) 当UDS增加到使UGD（栅极到漏极电压）等于UT时，沟道靠近漏极的部分被“夹断”，形成了预夹断状态。这是因为在该状态下，靠近漏极的区域电场强度足以阻止电子进一步流动，导致沟道的有效宽度减小。 (d) 继续增大UDS，预夹断区会进一步加长，但是UDS的增加部分基本上作用于这个延长的夹断沟道上，因此ID保持相对稳定。这是因为电场的增强并未显著改变沟道的有效长度，所以漏极电流不再显著增加。 在半导体理论部分，文章简述了半导体的基本性质。半导体材料如硅、锗和砷化镓，因其特殊的电阻率范围（介于导体和绝缘体之间）而具有独特的电学特性。这些材料有四个价电子，形成共价键结构，而在纯半导体（本征半导体）中，电子在高温下可以通过热激发挣脱共价键形成电子-空穴对，成为导电的载流子。 掺杂半导体是通过向本征半导体中引入杂质原子（如五价的磷、砷或三价的硼、镓）来改变其导电性能。在N型半导体中，五价杂质原子提供额外的自由电子，增加了自由电子的浓度；而在P型半导体中，三价杂质原子导致晶格中出现空穴，增加了空穴的浓度。这两种类型的半导体在电路中分别作为电子和空穴的主要载体，极大地提高了半导体的导电性能。 这篇文章深入浅出地解释了漏源电压UDS对MOSFET漏极电流ID的调控机理，以及半导体特别是杂质半导体的导电原理，是理解和应用模拟电子技术的基础知识。