MOSFET的重要部位:金屬—氧化層—半導(dǎo)體電容,金屬—氧化層—半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)MOSFET在結(jié)構(gòu)上以一個(gè)金屬—氧化層—半導(dǎo)體的電容為重要,氧化層的材料多半是二氧化硅,其下是作為基極的硅,而其上則是作為柵極的多晶硅。這樣子的結(jié)構(gòu)正好等于一個(gè)電容器(capacitor),氧化層扮演電容器中介電質(zhì)(dielectric material)的角色,而電容值由氧化層的厚度與二氧化硅的介電常數(shù)(dielectric constant)來(lái)決定。柵極多晶硅與基極的硅則成為MOS電容的兩個(gè)端點(diǎn)。MOSFET另外又分為NMOSFET和PMOSFET兩種類型。杭州高壓N管MOSFET晶體管
模擬電路有一段時(shí)間,MOSFET并非模擬電路設(shè)計(jì)工程師的 ,因?yàn)槟M電路設(shè)計(jì)重視的性能參數(shù),如晶體管的轉(zhuǎn)導(dǎo)(transconductance)或是電流的驅(qū)動(dòng)力上,MOSFET不如BJT來(lái)得適合模擬電路的需求。但是隨著MOSFET技術(shù)的不斷演進(jìn), 的CMOS技術(shù)也已經(jīng)可以符合很多模擬電路的規(guī)格需求。再加上MOSFET因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的關(guān)系,沒(méi)有BJT的一些致命缺點(diǎn),如熱破壞(thermal runaway)。另外,MOSFET在線性區(qū)的壓控電阻特性亦可在集成電路里用來(lái)取代傳統(tǒng)的多晶硅電阻(poly resistor),或是MOS電容本身可以用來(lái)取代常用的多晶硅—絕緣體—多晶硅電容(PIP capacitor),甚至在適當(dāng)?shù)碾娐房刂葡驴梢员憩F(xiàn)出電感(inductor)的特性,這些好處都是BJT很難提供的。也就是說(shuō),MOSFET除了扮演原本晶體管的角色外,也可以用來(lái)作為模擬電路中大量使用的被動(dòng)元件(passive device)。這樣的優(yōu)點(diǎn)讓采用MOSFET實(shí)現(xiàn)模擬電路不但可以滿足規(guī)格上的需求,還可以有效縮小芯片的面積,降低生產(chǎn)成本。杭州DUAL P-CHANNELMOSFET廠家MOSFET的參數(shù)很多,包括直流參數(shù)、交流參數(shù)和極限參數(shù)。
柵極氧化層隨著MOSFET尺寸變小而越來(lái)越薄,主流的半導(dǎo)體制程中,甚至已經(jīng)做出厚度 有1.2納米的柵極氧化層,大約等于5個(gè)原子疊在一起的厚度而已。在這種尺度下,所有的物理現(xiàn)象都在量子力學(xué)所規(guī)范的世界內(nèi),例如電子的穿隧效應(yīng)(tunneling effect)。因?yàn)榇┧硇?yīng),有些電子有機(jī)會(huì)越過(guò)氧化層所形成的位能障壁(potential barrier)而產(chǎn)生漏電流,這也是 集成電路芯片功耗的來(lái)源之一。為了解決這個(gè)問(wèn)題,有一些介電常數(shù)比二氧化硅更高的物質(zhì)被用在柵極氧化層中。例如鉿(Hafnium)和鋯(Zirconium)的金屬氧化物(二氧化鉿、二氧化鋯)等高介電常數(shù)的物質(zhì)均能有效降低柵極漏電流。柵極氧化層的介電常數(shù)增加后,柵極的厚度便能增加而維持一樣的電容大小。而較厚的柵極氧化層又可以降低電子透過(guò)穿隧效應(yīng)穿過(guò)氧化層的機(jī)率,進(jìn)而降低漏電流。不過(guò)利用新材料制作的柵極氧化層也必須考慮其位能障壁的高度,因?yàn)檫@些新材料的傳導(dǎo)帶(conduction band)和價(jià)帶(valence band)和半導(dǎo)體的傳導(dǎo)帶與價(jià)帶的差距比二氧化硅?。ǘ趸璧膫鲗?dǎo)帶和硅之間的高度差約為8ev),所以仍然有可能導(dǎo)致柵極漏電流出現(xiàn)。
MOSFET的型號(hào)命名:場(chǎng)效應(yīng)管通常有下列兩種命名方法。第1種命名方法是使用“中國(guó)半導(dǎo)體器件型號(hào)命名法”的第3、第4和第5部分來(lái)命名,其中的第3部分用字母CS表示場(chǎng)效應(yīng)管,第4部分用阿拉伯?dāng)?shù)字表示器件序號(hào),第5部分用漢語(yǔ)拼音字母表示規(guī)格號(hào)。例如CS2B、CS14A、CS45G等。第二種命名方法與雙極型三極管相同,第1位用數(shù)字表示電極數(shù);第二位用字母表示極性(其中D是N溝道,C是P溝道);第三位用字母表示類型(其中J表示結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管,O表示絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管)。例如,3DJ6D是N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)三極管,3D06C是N溝道絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)三極管。數(shù)字電路對(duì)MOSFET的幫助:使得MOSFET操作速度越來(lái)越快,成為各種半導(dǎo)體主動(dòng)元件中較快的一種。
內(nèi)建橫向電場(chǎng)MOSFET的主要特性:(1)導(dǎo)通電阻的降低:INFINEON的內(nèi)建橫向電場(chǎng)的MOSFET,耐壓600V和800V,與常規(guī)MOSFET器件相比,相同的管芯面積,導(dǎo)通電阻分別下 降到常規(guī)MOSFET的1/5, 1/10;相同的額定電流,導(dǎo)通電阻分別下降到1/2和約1/3。在額定結(jié)溫、額定電流條件下,導(dǎo)通電壓分別從12.6V,19.1V下降到 6.07V,7.5V;導(dǎo)通損耗下降到常規(guī)MOSFET的1/2和1/3。由于導(dǎo)通損耗的降低,發(fā)熱減少,器件相對(duì)較涼,故稱COOLMOS。(2)封裝的減小和熱阻的降低,相同額定電流的COOLMOS的管芯較常規(guī)MOSFET減小到1/3和1/4,使封裝減小兩個(gè)管殼規(guī)格。由于COOLMOS管芯厚度單為常規(guī)MOSFET的1/3,使TO-220封裝RTHJC從常規(guī)1℃/W降到0.6℃/W;額定功率從125W上升到208W,使管芯散熱能力提高。MOSFET電壓和電流的選擇,額定電壓越大,器件的成本就越高。廈門MOSFET封裝
采用MOSFET實(shí)現(xiàn)模擬電路不但可以滿足規(guī)格上的需求,還可以有效縮小芯片的面積,降低生產(chǎn)成本。杭州高壓N管MOSFET晶體管
功率晶體管單元的截面圖。通常一個(gè)市售的功率晶體管都包含了數(shù)千個(gè)這樣的單元。主條目:功率晶體管功率MOSFET和前述的MOSFET元件在結(jié)構(gòu)上就有著 的差異。一般集成電路里的MOSFET都是平面式(planar)的結(jié)構(gòu),晶體管內(nèi)的各端點(diǎn)都離芯片表面只有幾個(gè)微米的距離。而所有的功率元件都是垂直式(vertical)的結(jié)構(gòu),讓元件可以同時(shí)承受高電壓與高電流的工作環(huán)境。一個(gè)功率MOSFET能耐受的電壓是雜質(zhì)摻雜濃度與N型磊晶層(epitaxial layer)厚度的函數(shù),而能通過(guò)的電流則和元件的通道寬度有關(guān),通道越寬則能容納越多電流。對(duì)于一個(gè)平面結(jié)構(gòu)的MOSFET而言,能承受的電流以及崩潰電壓的多寡都和其通道的長(zhǎng)寬大小有關(guān)。對(duì)垂直結(jié)構(gòu)的MOSFET來(lái)說(shuō),元件的面積和其能容納的電流成大約成正比,磊晶層厚度則和其崩潰電壓成正比。功率MOSFET的工作原理截止:漏源極間加正電源,柵源極間電壓為零。P基區(qū)與N漂移區(qū)之間形成的PN結(jié)J1反偏,漏源極之間無(wú)電流流過(guò)。杭州高壓N管MOSFET晶體管
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