单极性和双极性半导体元件的问题

单极器件和双极器件的单双指的是载流子的类型。双极器件内部有两种载流子参与导电，比如双极结型晶体管，也就是常说的三极管，存在两对PN结，电流来自于两种载流子的扩散电流。单极器件则是只有一种载流子参与导电的器件，比如MOSFET（金属氧化物半导体场效应管）。其栅极控制栅下方的沟道反型形成二维电子气或者二维空穴气，所以参与导电过程的只有电子或者空穴，而不是两种载流子同时参与。由此可见单极器件一般可达到的电流要小于双极器件。因此在大电流应用的领域中一般要采用双极器件，比如最近几年兴起的IGBT。但是双极器件往往是PN结组成的器件，其漏电往往较高，因此在静态情况下需要低损耗的领域需要采用单极器件，比如现在的集成电路，都是CMOS工艺，其中主要器件都是MOSFET。

一、单极型器件

单极型器件也称场效应管，简称FET(Field Effect Transistor)。它是一种电压控制型器件，由输入电压产生的电场效应来控制输出电流的大小。它工作时只有一种载流子（多数载流子）参与导电，故称为单极型器件。

特点：输入电阻高，可达107 ~ 1015 Ω，绝缘栅型场效应管(IGFET) 可高达 1015 Ω。

噪声低，热稳定性好，工艺简单，易集成，器件特性便于控制，功耗小，体积小，成本低。分类：根据材料的不同可分为结型场效应管JFET (Junction Field Effect Transistor)和绝缘栅型场效应管IGFET(Insulated Gate FET) 。

二、双极型器件

双极型器件也称晶体三极管，它是一种电流控制型器件，由输入电流控制输出电流，其本身具有电流放大作用。它工作时有电子和空穴两种载流子参与导电过程，故称为双极型三极管。

特点：三极管可用来对微弱信号进行放大和作无触点开关。它具有结构牢固、寿命长、体积小、耗电省等一系列独特优点，故在各个领域得到广泛应用。

分类：根据材料的不同晶体三极管可分为硅管(Si)与锗管(Ge)。

硅三极管的反向漏电流小，耐压高，温度漂移小，且能在较高的温度下工作和承受较大的功率损耗。锗三极管的增益大，频率响应好，尤其适用于低压线路。

单极型半导体器件是场效应管。

场效应晶体管主要有两种类型：结型场效应管和金属—氧化物半导体场效应管，由多数载流子参与导电，也称为单极型晶体管。

N型半导体内的负电子被吸引而涌向加有正电压的P型半导体端，而P型半导体端内的正电子则朝N型半导体端运动，从而形成导通电流。

同理，当二极管加上反向电压时，这时在P型半导体端为负电压，正电子被聚集在P型半导体端，负电子则聚集在N型半导体端，电子不移动，其PN结没有电流通过，二极管截止。

扩展资料：

场效应管工作原理：

场效应管工作原理用一句话说，就是漏极-源极间流经沟道的ID，用以栅极与沟道间的pn结形成的反偏的栅极电压控制ID。

从门极向漏极扩展的过度层将沟道的一部分构成堵塞型，ID饱和。将这种状态称为夹断。这意味着过渡层将沟道的一部分阻挡，并不是电流被切断。

在过渡层由于没有电子、空穴的自由移动，在理想状态下几乎具有绝缘特性，通常电流也难流动。

但是此时漏极-源极间的电场，实际上是两个过渡层接触漏极与门极下部附近，由于漂移电场拉去的高速电子通过过渡层。

因漂移电场的强度几乎不变产生ID的饱和现象。其次，VGS向负的方向变化，此时过渡层大致成为覆盖全区域的状态。

参考资料来源：百度百科—场效应管

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