晶體二極管
晶體二極管的基本結(jié)構(gòu)是由一塊 P型半導(dǎo)體和一塊N型半導(dǎo)體結(jié)合在一起形成一個 PN結(jié)。在PN結(jié)的交界面處,由于P型半導(dǎo)體中的空穴和N型半導(dǎo)體中的電子要相互向?qū)Ψ綌U散而形成一個具有空間電荷的偶極層。這偶極層阻止了空穴和電子的繼續(xù)擴散而使PN結(jié)達到平衡狀態(tài)。當PN結(jié)的P端(P型半導(dǎo)體那邊)接電源的正極而另一端接負極時,空穴和電子都向偶極層流動而使偶極層變薄,電流很快上升。如果把電源的方向反過來接,則空穴和電子都背離偶極層流動而使偶極層變厚,同時電流被限制在一個很小的飽和值內(nèi)(稱反向飽和電流)。因此,PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴?/p>
此外,PN結(jié)的偶極層還起一個電容的作用,這電容隨著外加電壓的變化而變化。在偶極層內(nèi)部電場很強。當外加反向電壓達到一定閾值時,偶極層內(nèi)部會發(fā)生雪崩擊穿而使電流突然增加幾個數(shù)量級。利用PN結(jié)的這些特性在各種應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)制成的二極管有:整流二極管、檢波二極管、變頻二極管、變?nèi)荻O管、開關(guān)二極管、穩(wěn)壓二極管(曾訥二極管)、崩越二極管(碰撞雪崩渡越二極管)和俘越二極管(俘獲等離子體雪崩渡越時間二極管)等。此外,還有利用PN結(jié)特殊效應(yīng)的隧道二極管,以及沒有PN結(jié)的肖脫基二極管和耿氏二極管等。
雙極型晶體管
它是由兩個PN結(jié)構(gòu)成,其中一個PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié),另一個稱為集電結(jié)。兩個結(jié)之間的一薄層半導(dǎo)體材料稱為基區(qū)。接在發(fā)射結(jié)一端和集電結(jié)一端的兩個電極分別稱為發(fā)射極和集電極。接在基區(qū)上的電極稱為基極。在應(yīng)用時,發(fā)射結(jié)處于正向偏置,集電極處于反向偏置。通過發(fā)射結(jié)的電流使大量的少數(shù)載流子注入到基區(qū)里,這些少數(shù)載流子靠擴散遷移到集電結(jié)而形成集電極電流,只有極少量的少數(shù)載流子在基區(qū)內(nèi)復(fù)合而形成基極電流。集電極電流與基極電流之比稱為共發(fā)射極電流放大系數(shù)。在共發(fā)射極電路中,微小的基極電流變化可以控制很大的集電極電流變化,這就是雙極型晶體管的電流放大效應(yīng)。雙極型晶體管可分為NPN型和PNP型兩類。
場效應(yīng)晶體管
它依靠一塊薄層半導(dǎo)體受橫向電場影響而改變其電阻(簡稱場效應(yīng)),使具有放大信號的功能。這薄層半導(dǎo)體的兩端接兩個電極稱為源和漏。控制橫向電場的電極稱為柵。
根據(jù)柵的結(jié)構(gòu),場效應(yīng)晶體管可以分為三種:
①結(jié)型場效應(yīng)管(用PN結(jié)構(gòu)成柵極);
②MOS場效應(yīng)管(用金屬-氧化物-半導(dǎo)體構(gòu)成柵極,見金屬-絕緣體-半導(dǎo)體系統(tǒng));
③MES場效應(yīng)管(用金屬與半導(dǎo)體接觸構(gòu)成柵極);其中MOS場效應(yīng)管使用最廣泛。尤其在大規(guī)模集成電路的發(fā)展中,MOS大規(guī)模集成電路具有特殊的優(yōu)越性。MES場效應(yīng)管一般用在GaAs微波晶體管上。
在MOS器件的基礎(chǔ)上,又發(fā)展出一種電荷耦合器件 (CCD),它是以半導(dǎo)體表面附近存儲的電荷作為信息,控制表面附近的勢阱使電荷在表面附近向某一方向轉(zhuǎn)移。這種器件通常可以用作延遲線和存儲器等;配上光電二極管列陣,可用作攝像管。
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