MOS 管根據(jù)導(dǎo)電溝道的類型可以分為 N 溝道和 P 溝道兩種。在 MOS 管形成導(dǎo)電溝道的過(guò)程中,會(huì)涉及到耗盡層和反型層兩個(gè)概念,那么它們到底有什么區(qū)別呢?
耗盡層,顧名思義,是指在 MOS 管中電子被耗盡的區(qū)域。
在 N 溝道 MOS 管中,當(dāng)柵極施加正電壓時(shí),柵極附近的電子被排斥,形成一個(gè)電子空缺區(qū)域,這就是耗盡層。相反,在 P 溝道 MOS 管中,當(dāng)柵極施加負(fù)電壓時(shí),柵極附近的空穴被排斥,形成一個(gè)空穴空缺區(qū)域,這也是耗盡層。
這里要敲重點(diǎn),耗盡層中的載流子濃度非常低,幾乎為零,所以它具有很高的電阻。
反型層,則是指在 MOS 管中由于柵極電壓的施加,導(dǎo)致載流子類型發(fā)生反轉(zhuǎn)的區(qū)域。
在 N 溝道 MOS 管中,當(dāng)柵極施加正電壓時(shí),排斥空穴的同時(shí),也會(huì)吸引襯底中的自由電子。這些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。反型層中的載流子類型與襯底相反,因此在 N 溝道 MOS 管中,反型層為 p 型。同樣,在 P 溝道 MOS 管中,當(dāng)柵極施加負(fù)電壓時(shí),排斥電子的同時(shí),也會(huì)吸引襯底中的空穴。
這些空穴被吸引到耗盡層和絕緣層之間,形成一個(gè) p 型薄區(qū),稱為反型層。反型層中的載流子類型與襯底相反,因此在 P 溝道 MOS 管中,反型層為 n 型。
回到本文主題 耗盡層和反型層有什么區(qū)別呢?
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),它們都是由于柵極電壓的施加,在 MOS 管中形成的特殊區(qū)域。但它們的載流子類型不同,耗盡層中的載流子濃度幾乎為零,而反型層中的載流子類型與襯底相反。此外,耗盡層在 MOS 管工作過(guò)程中會(huì)隨著柵極電壓的變化而變化,而反型層則相對(duì)穩(wěn)定。
此外,耗盡層和反型層在 MOS 管中的作用有所不同:耗盡層主要是排斥柵極附近的電子,降低漏電流;而反型層則是形成源漏之間的導(dǎo)電溝道,負(fù)責(zé)電流的傳輸。
兩者之間的區(qū)別可以用一句話概括:耗盡層是“電子荒漠”,反型層是“電子通道”。
最后,我們來(lái)講下耗盡層和反型層的實(shí)際應(yīng)用情況
1. 結(jié)構(gòu)方面:耗盡層是一種電子空缺區(qū)域,幾乎沒(méi)有自由電子;而反型層是一種電子濃度較高的 n 型薄區(qū),可以導(dǎo)電。
2. 功能方面:耗盡層主要作用是隔離源漏,防止電流流過(guò)去;反型層則是負(fù)責(zé)在源漏之間形成導(dǎo)電溝道,承擔(dān)電流傳輸任務(wù)。
3. 電流方向:在NMOS 管中,耗盡層處于柵極和源極之間,反型層處于柵極和漏極之間;在 PMOS 管中,耗盡層和反型層的位置剛好相反。
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