器件工作原理

二极管工作原理：

晶体二极管为一个由P型半导体和N型半导体形成的p-n结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。当不存在外加电压时，由于p-n结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等处于电平衡状态。当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抵消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压范围内与反向电压偏置电压值无关的反向饱和电流。当外加的反向电压高到一定程度时，p-n结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程，产生大量电子空穴对，产生了数值很大的反向击穿电流，成为二极管的击穿现象。p-n结的反向击穿有齐纳击穿和雪崩击穿之分。

BJT（Bipolar Junction Transistor-BJT）工作原理：

BJT又称双载流子晶体管，是通过一定的工艺将两个PN结结合在一起的器件，有PNP和NPN两种组合结构，是三端子器件。一个npn晶体管可以被认为是共享一个阳极的两个二极管的组合。当发射结正偏，载流子热激发和耗尽区反向电场之间的平衡被打破，使得热激发电子被注入到基极区域，这些电子穿越基极从浓度较高的发射极区域附近扩散到集电极。在基极区域的电子被称为少数载流子，因为基极是p类型掺杂的。为了减少在到达集电极之前载流子被复合的百分比，晶体管的基区必须足够薄以使得载流子可以扩散到集电极。特别是基区厚度必须比电子的扩散长度小。共享的基极和不对称的集电极和发射极的掺杂是双极结型晶体管与两个分立反偏并联二极管的最大区分之处。

功率MOSFET工作原理

截止：漏源极间加正电源，栅源极间电压为零。P基区与N漂移区之间形成的PN结反偏，漏源极之间无电流通过。

导通：在栅源极之间加正电压，栅极是绝缘的，所以不会有栅极电流流过。但栅极的正电压会将其下面P区中的空穴推开，而将P区中的少子-电子吸引到栅极下面的P区表面。

当栅源极电压大于开启电压，栅极下P区表面的电子浓度将超过空穴浓度，使P型半导体反型成N型而形成反型层，该反型层形成N沟道而使PN结消失，漏极和源极导电。

JEFT结型场效应管（以N沟道为例）

结型场效应管，利用PN结作为栅极控制电阻，多数载流子承担电流输送，单极器件。N沟道JEFT工作时，必须在栅极和源极之间加一个负电压，在漏极和源极之间加一个正电压，栅极-沟道之间的PN结反偏，栅极电流为零，栅极输入电阻很高。N沟道中的多子由源极向漏极移动，形成漏极电流。漏极电流的大小取决于漏源之间电压大小和沟道电阻，改变栅源电压可以改变沟道电阻，从而改变漏极电流。

MESFET（肖特基势垒场效应晶体管）

半导体材料多选用GaAs，在半绝缘GaAs衬底上外延一层N-GaAs，以减小寄生电阻。肖特基势垒是和源、漏两级的欧姆接触一起用蒸发的方法在N型外延层顶面上形成的。金半接触允许的MESFET沟道做得更短，有利于提高器件的开关速度和工作频率。Vg=0时，MESFET的肖特基势垒可以穿透N-GaAs外延层到达半绝缘衬底，也可以没有到达绝缘衬底。

①前者需在耗尽层加上正向偏压，使耗尽层变窄，以致耗尽层下边缘向N-GaAs层内回缩，离开半绝缘衬底，使得耗尽层下方和绝缘衬底之间形成导电沟道，称为常闭型或增强型MESFET

②后者在Vg=0时就存在导电沟道，而欲使沟道夹断，则需给耗尽层加上负的栅偏压，称为常开型或耗尽型MESFET。