穿通效應英文解釋翻譯、穿通效應的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【計】 punch through effect

分詞翻譯：

穿通的英語翻譯：

【計】 punch through
【醫】 canalization; fenestration

效應的英語翻譯：

effect
【醫】 effect

專業解析

穿通效應 (Punch-Through Effect) 是半導體器件物理中的一個重要概念，指在特定工作條件下，器件内部耗盡區的擴展行為及其導緻的電學特性變化。

術語定義與漢英對照：
- 中文：穿通效應
- 英文：Punch-Through Effect
- 該術語描述了當施加在半導體器件（如PN結二極管、雙極晶體管或場效應晶體管）上的反向偏壓足夠高時，其耗盡區（Depletion Region）會從一側的摻雜區域（如發射極或源極）擴展到另一側的摻雜區域（如集電極或漏極），形成一條低阻通道的現象。
物理機制：
- 在正常工作狀态下，PN結或晶體管的基區（Base）存在一個未耗盡的、具有一定電阻的中性區域，起到隔離和調控電流的作用。
- 當反向偏壓（如集電極-基極電壓 V_CB 或漏極-源極電壓 V_DS）持續增大時，耗盡區寬度隨之增加。根據耗盡區寬度公式： $$ W = sqrt{frac{2epsilon_s}{q} left( frac{1}{N_A} + frac{1}{ND} right) (V{bi} + V_R)} $$ 其中，epsilon_s 是半導體介電常數，q 是電子電荷，N_A 和 ND 是受主和施主濃度，V{bi} 是内建電勢，V_R 是反向偏壓。
- 當 V_R 增大到某一臨界值（穿通電壓，Punch-Through Voltage）時，耗盡區将完全貫穿原本的中性基區或溝道區域，使兩個高摻雜區（如發射極與集電極）在物理上通過耗盡區“連通”。
電學表現與影響：
- 一旦發生穿通，原本被中性區隔離的兩個區域之間失去了高阻屏障，導緻電流急劇增大。在雙極晶體管中，表現為集電極電流 I_C 在 V_CB 超過穿通電壓後陡峭上升，失去正常的電流飽和特性；在場效應晶體管中，可能導緻源漏間電流失控性增加。
- 穿通效應是器件擊穿的一種機制（區别于雪崩擊穿）。它限制了器件能夠承受的最大工作電壓，是器件設計和可靠性分析中必須考慮的關鍵因素。
與雪崩擊穿的區别：
- 穿通效應：主要由耗盡區物理擴展連通兩端引起，與器件的幾何尺寸（如基區寬度）和摻雜濃度密切相關。電流增大是由于勢壘降低或消失。
- 雪崩擊穿：由強電場下載流子碰撞電離産生大量電子-空穴對引起，電流增大是由于倍增效應。其擊穿電壓主要取決于材料的臨界電場強度。

參考資料來源：

S. M. Sze, 《半導體器件物理》(Physics of Semiconductor Devices), John Wiley & Sons. (經典教材，涵蓋基礎理論)
B. G. Streetman, S. Banerjee, 《固态電子器件》(Solid State Electronic Devices), Pearson Education. (廣泛使用的教材，詳細解釋器件物理)
Y. Tsividis, 《MOSFET 建模與電路設計》(Operation and Modeling of the MOS Transistor), Oxford University Press. (深入讨論 MOSFET 特性，包括穿通)

網絡擴展解釋

“穿通效應”（Punch-through effect）是半導體器件物理中的一個術語，主要指在特定條件下，器件内部耗盡區擴展至整個基區或溝道區域，導緻電流失控的現象。以下是詳細解釋：

1.定義與背景

穿通效應常見于雙極型晶體管（BJT）或場效應晶體管（FET）中。當施加的電壓過高時，集電極-基極或漏極-源極間的耗盡區會過度擴展，最終穿透基區或溝道，使發射極與集電極（或源極與漏極）直接導通，失去器件原有的電流控制能力。

2.發生條件

高反向偏壓：集電極-基極或漏極-基極電壓超過臨界值。
基區/溝道過薄：器件設計時基區或溝道厚度不足，易被耗盡區覆蓋。
摻雜濃度低：低摻雜的基區或溝道會加速耗盡區擴展。

3.物理機制

以雙極型晶體管為例：

正常工作時，基極-集電極間的反向偏壓形成耗盡區，但未完全覆蓋基區。
當電壓過高時，耗盡區橫向擴展至整個基區，導緻發射極與集電極直接連通，電流急劇增大，失去放大作用。

4.後果與影響

電流失控：器件無法通過基極電流控制集電極電流。
熱失效：大電流可能導緻局部過熱，損壞器件。
與雪崩擊穿的區别：穿通效應是結構耗盡導緻的導通，而雪崩擊穿是因碰撞電離引發的載流子倍增。

5.應用中的應對措施

優化摻雜分布：通過梯度摻雜抑制耗盡區過度擴展。
增加基區/溝道厚度：确保耗盡區無法完全穿透。
限制工作電壓：器件設計時需設定安全電壓範圍。

若需進一步了解具體器件（如功率晶體管、二極管）中的穿通效應案例，建議提供更多上下文或參考半導體物理教材（如《半導體器件基礎》）。