基本元件介绍多宝体育_电子

2023-07-16 13:01:30

　　矽是屬於四價元素，原子序為 14，多宝体育雖然原子內所含的電子相 當多，但是因為較接近原子核 的電子被外層電子所遮蔽，所 以內層電子對整體材料的電性 影響也比較小，我們將探討矽 原子的4個外圍電子，也就是 價電子。

　　在矽晶體內，每個矽的 四個外層電子分別與四 個鄰近矽原子的一個外 層電子形成化學鍵結， 這種電子共有的化學鍵 結構稱為共價鍵。

　　當輸入端(Vin)輸入為 低電壓(0)時，NMOS 不導通，而PMOS導 通，所以輸出端(Vout) 為高電壓(1)。

　　矽是現在各種半導體中使用最廣泛的電子材料，它的來源 極廣，譬如我們腳下所踩的砂。它的含量佔地球表層的 25%，純化製作容易，取得成本較低，因此被用來做為積 25% 體電路 製作的主要材料。如常見的微處理器（CPU)，動 態隨機存取記憶體（DRAM）、、、等，皆是以矽為主要 材料。在元素週期表裡，它是屬於四價元素，排在三價的 鋁與五價的磷之間。

　　依其傳導載子的不同可以分為 PMOS及NMOS二種。若將這 二種MOS合在一起使用則稱為 互補式金氧半電晶體，即為 MOSFET CMOS （Complementary MOS）。 CMOS的優點為操作時比較省 電，因此一般電路佈局設計就 是以CMOS為基本單元來設計。

　　PMOS，指的是利用 電洞來傳導電性信號 的金氧半電晶體。 PMOS的電路符號如 下圖，而其結構圖則 如左圖所示，是由正 型摻雜形成的汲極 (drain)及源極(source)， 與閘極(gate)及閘極下 面的氧化層所構成。

　　當在閘極(gate)施以負 偏壓時，就會在氧化 層下方薄區內感應出 許多電洞，當在源極 (source)施加一個偏壓 之後，聚集的電洞就 可經由源極(source)與 汲極(drain)之間的通道 導通。

　　CMOS的電路符號如右下圖， 元件橫截面圖則如左圖所 示。若將PMOS及NMOS的 閘極相連，且將PMOS及 NMOS的汲極相連，即為 一個基本的反向器(inverter， (inverter 左下圖)。

　　當輸入端(Vin)輸入為 高電壓(1)時元件，NMOS 導通，而PMOS不導 通，所以輸出端(Vout) 為低電壓(0)。

　　NMOS，指的是利用電 子來傳導電性信號的金 氧半電晶體。NMOS的 電路符號如下圖，而其 結構圖如左圖所示，是 由負型摻雜形成的汲極 與源極，與在氧化層上 的閘極所構成。

　　當在閘極施以正偏 壓時，就會在氧化 層下方薄區內感應 出許多電子。多宝体育當在 汲極施加一個偏壓 之後，聚集的電子 就可經由源極與汲 極之間的電子通道 導通。

　　當一矽材整體的原子排列 結構呈現規則性，此矽材 稱之為單晶矽(single crystal)，矽半導體技術中 所使用的矽晶圓即為單晶 矽。當矽材是由許多小單 晶結構組成，各單晶顆粒 間的原子排列方向彼此互 異，此矽材便稱之為多晶 矽(polycrystal)。

　　所謂摻雜，就是在半 導體材料中加入電子 或電洞，半導體即利 用電子或電洞來傳導 電信號。摻雜又可以 分為：正摻雜及負摻 雜

　　所謂正摻雜，就是在矽晶體 中，摻入週期表中的三族元 素 (此摻入的三族元素稱為 受體)多宝体育，由於和矽原子鍵結需 要四個電子，三族元素原子 僅可供應三個電子，因而形 成了一個電子的空缺，我們 稱之為電洞。當外加一個電 壓時，電洞向負電位處移動电子， 形成了電的傳導。此摻雜的 區域即稱為正型區(p-type region)，主要的傳導載子 (carrier)為電洞。

　　所謂負摻雜，就是在矽晶體中， 摻入週期表中的五族元素（此 摻入的五族元素稱為施體)。由 於要和矽鍵結需要四個電子， 五族元素原子卻可提供五個電 子，摻雜原子多出了一個電子， 當外加一個電壓時，電子向正 電位處移動，形成了電的傳導。 此摻雜的區域即稱為負型區(ntype region)，主要的傳導載子 (carrier)為電子。

　　在三度空間中，矽晶 體由許許多多四面體 單元連結構成，四面 體中心有一個矽原子， 此外有四個矽原子位 在四面體上的四個端 點，八個四面體構成 的立方結構稱為鑽石 結構多宝体育。

　　晶體和非晶體本身都 可以是一種純物質， 而晶體的特點，就是 材料內的原子或分子， 在三度空間中，以週 期性方式排列。矽晶 體便是以鑽石結構為 單位，晶體內的矽原 子呈規則週期性的排 列。