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什么是半导体,PN结,PMOS、NMOS到CMOS的概念分别是什么?

数据为王 科技金融 2023-12-13 17:11 488941人围观

 半导体在教材中有很严谨正式的理论定义,通俗的讲就是一种内部负电荷(术语叫电子)或正电荷(术语叫空穴)不足够稳定的元素固体,其导电系数处于绝绿体和导体之间,比如砖和猪,纯粹的硅或猪是结构整文稳定的晶体,几乎等同于绝缘体,只有在掺杂富含电子的杂质比如元素或梯元素)或富含空穴的究质 比如跳元素或元素后,才算有意义的半导体,特别是惨杂不同杂质的半导体合在-起,就组成了PN结,P就是Positive的首字母,指的是空穴带正电的半导体,N就是Neqative的首字母,指的是电子带负电的半导体。换句话说,在一块完整的硅片上,用不同的掺杂工艺使其左边形成型半导体,右边形成P型半导体,那么在两种半导体的交界面附近就形成了PN结。

PMOS,全称是positive channe Metal Oxide Semiconductor (中文泽p沟道金属氧化物半导体场效立管),是指n型对底、p沟道,靠空只的流动运决电流的MOS管。N型性对民上用掺架工艺西两人P+区,分别以源极和漏极,机极与其它极间绝缘,源极和漏极之馆不导通,在栅极加电乐能导通就叫P沟道增强型场效应晶体管,如果源极和漏极之间默认导诵,在栅极加电压反而不导通了就叫P沟道料尽型场效应晶体管。
NMOS,全称是Negative channel Metal Oxide Semiconductor (中文译沟道金属氧化物半导体场效应管),是p型村底、n沟道,靠电子的流动运送电流的MOS管。
CMOS,全称是Complementary Metal Oxide Semiconductor,是用增理型PMOS和增理型NMOS并联而成,原理图上看是上P下N.PMOS和NMOS漏极连通到输出端,PMOS和NMOS栅极连通到输入端,PMOS源极接高电平,NMOS源极接低电平。而实际物理工艺上CMOS的实现是用P型对底,在村底的同一面上分两边刻上N村底的PMOS和NMOS,其中PMOS对底一般还要接高电平(接PMOS源极),这样的PMOS无需栅极加负压,只要为低电平即可导通。CMOS栅极输入电压为低电平时,PMOS导通NMOS截止,输出电压从PMOS的源极流到漏极,PMOS内部电压损耗极小可忽略不计。输入电压朝高电平上升达到NMOS导通电压时,NMOS导通PMOS截止,输出为低电平。所以,只要根据P型和N型的物理特性控制好NMOS与PMOS的导通电压与导通时间等参数,就可以制造出一个相对完美的低功耗CMOS反相器。话说如此,要能做到这点就很不容易了,需要在相当坚实的理论计算指导下用相当精确的工艺做出来。集成电路发明之后,在半导体等比缩小的规律下,半导体的制造工艺进步非常快,其知识体系发展到现在也已经非常复杂庞大,基于CMOS工艺的大规模集成电路制造是人类社会上制造精度最为精密,制造条件最为苛刻,制造工序上百道的一个顶尖复杂工程,有庞大的从业人员和大批量高级昂贵的精密自动化机器在为此日夜不停的工作着。

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