低壓N+NMOSFET開關(guān)管

來(lái)源: 發(fā)布時(shí)間:2022-04-19

MOSFET溝道的選擇,為設(shè)計(jì)選擇正確器件的第1步是決定采用N溝道還是P溝道 MOSFET.在典型的功率應(yīng)用中,當(dāng)一個(gè)MOSFET接地,而負(fù)載連接到干線電壓上時(shí),該MOSFET就構(gòu)成了低壓側(cè)開關(guān)。在低壓側(cè)開關(guān)中,應(yīng)采用N溝 道MOSFET,這是出于對(duì)關(guān)閉或?qū)ㄆ骷桦妷旱目紤]。當(dāng)MOSFET連接到總線及負(fù)載接地時(shí),就要用高壓側(cè)開關(guān)。通常會(huì)在這個(gè)拓?fù)渲胁捎肞溝道 MOSFET,這也是出于對(duì)電壓驅(qū)動(dòng)的考慮。電壓和電流的選擇,額定電壓越大,器件的成本就越高。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),額定電壓應(yīng)當(dāng)大于干線電壓或 總線電壓。這樣才能提供足夠的保護(hù),使MOSFET不會(huì)失效。就選擇MOSFET而言,必須確定漏極至源極間可能承受的較大電壓,即較大VDS.設(shè)計(jì)工程 師需要考慮的其他安全因素包括由開關(guān)電子設(shè)備(如電機(jī)或變壓器)誘發(fā)的電壓瞬變。不同應(yīng)用的額定電壓也有所不同;通常,便攜式設(shè)備為20V、FPGA電源 為20~30V、85~220VAC應(yīng)用為450~600V。為何要把MOSFET的尺寸縮???低壓N+NMOSFET開關(guān)管

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。無(wú)錫低壓N+NMOSFET開關(guān)管在集成電路中的MOSFET通常因?yàn)槭褂猛粋€(gè)基極(common bulk),所以不標(biāo)示出基極的極性。

MOS電容的特性決定了MOSFET的操作特性,但是一個(gè)完整的MOSFET結(jié)構(gòu)還需要一個(gè)提供多數(shù)載流子(majority carrier)的源極以及接受這些多數(shù)載流子的漏極。當(dāng)一個(gè)電壓施加在MOS電容的兩端時(shí),半導(dǎo)體的電荷分布也會(huì)跟著改變??紤]一個(gè)P型的半導(dǎo)體(空穴濃度為NA)形成的MOS電容,當(dāng)一個(gè)正的電壓VGB施加在柵極與基極端時(shí),空穴的濃度會(huì)減少,電子的濃度會(huì)增加。當(dāng)VGB夠強(qiáng)時(shí),接近柵極端的電子濃度會(huì)超過空穴。這個(gè)在P型半導(dǎo)體中,電子濃度(帶負(fù)電荷)超過空穴(帶正電荷)濃度的區(qū)域,便是所謂的反轉(zhuǎn)層(inversion layer)。

MOSFET里的氧化層位于其通道上方,依照其操作電壓的不同,這層氧化物的厚度單有數(shù)十至數(shù)百埃(Å)不等,通常材料是二氧化硅(silicon dioxide,SiO2),不過有些新的進(jìn)階制程已經(jīng)可以使用如氮氧化硅(silicon oxynitride,SiON)做為氧化層之用。當(dāng)一個(gè)夠大的電位差施于MOSFET的柵極與源極(source)之間時(shí),電場(chǎng)會(huì)在氧化層下方的半導(dǎo)體表面形成感應(yīng)電荷,而這時(shí)所謂的“反型層”(inversion channel)就會(huì)形成。通道的極性與其漏極(drain)與源極相同,假設(shè)漏極和源極是N型,那么通道也會(huì)是N型。通道形成后,MOSFET即可讓電流通過,而依據(jù)施于柵極的電壓值不同,可由MOSFET的通道流過的電流大小亦會(huì)受其控制而改變。MOSFET里的氧化層位于其通道上方。

MOSFET應(yīng)用優(yōu)勢(shì):場(chǎng)效應(yīng)晶體管是電壓控制元件,而雙極結(jié)型晶體管是電流控制元件。在只允許從取較少電流的情況下,應(yīng)選用場(chǎng)效應(yīng)管;而在信號(hào)電壓較低,又允許從信號(hào)源取較多電流的條件下,應(yīng)選用雙極晶體管。有些場(chǎng)效應(yīng)管的源極和漏極可以互換使用,柵壓也可正可負(fù),靈活性比雙極晶體管好。場(chǎng)效應(yīng)管是利用多數(shù)載流子導(dǎo)電,所以稱之為單極型器件,而雙極結(jié)型晶體管是即有多數(shù)載流子,也利用少數(shù)載流子導(dǎo)電。因此被稱之為雙極型器件。MOSFET特點(diǎn)是用柵極電壓來(lái)控制漏極電流,驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單;杭州高壓MOSFET封裝

降低高壓MOSFET導(dǎo)通電阻的原因:不同耐壓的MOSFET,其導(dǎo)通電阻中各部分電阻比例分布也不同。低壓N+NMOSFET開關(guān)管

MOSFET的結(jié)構(gòu):用一塊P型硅半導(dǎo)體材料作襯底,在其面上擴(kuò)散了兩個(gè)N型區(qū),再在上面覆蓋一層二氧化硅(SiO2)絕緣層,在N區(qū)上方用腐蝕的方法做成兩個(gè)孔,用金屬化的方法分別在絕緣層上及兩個(gè)孔內(nèi)做成三個(gè)電極:G(柵極)、S(源極)及D(漏極),出柵極G與漏極D及源極S是絕緣的,D與S之間有兩個(gè)PN結(jié)。一般情況下,襯底與源極在內(nèi)部連接在一起,這樣,相當(dāng)于D與S之間有一個(gè)PN結(jié)。常見的N溝道增強(qiáng)型MOSFET的基本結(jié)構(gòu)圖。為了改善某些參數(shù)的特性,如提高工作電流、提高工作電壓、降低導(dǎo)通電阻、提高開關(guān)特性等有不同的結(jié)構(gòu)及工藝,構(gòu)成所謂VMOS、DMOS、TMOS等結(jié)構(gòu)。雖然有不同的結(jié)構(gòu),但其工作原理是相同的。低壓N+NMOSFET開關(guān)管

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