MOSFET的尺寸縮小后出現(xiàn)的困難把MOSFET的尺寸縮小到一微米以下對于半導體制程而言是個挑戰(zhàn),不過新挑戰(zhàn)多半來自尺寸越來越小的MOSFET元件所帶來過去不曾出現(xiàn)的物理效應。次臨限傳導由于MOSFET柵極氧化層的厚度也不斷減少,所以柵極電壓的上限也隨之變少,以免過大的電壓造成柵極氧化層崩潰(breakdown)。為了維持同樣的性能,MOSFET的臨界電壓也必須降低,但是這也造成了MOSFET越來越難以完全關閉。也就是說,足以造成MOSFET通道區(qū)發(fā)生弱反轉的柵極電壓會比從前更低,于是所謂的次臨限電流(subthreshold current)造成的問題會比過去更嚴重,特別是 的集成電路芯片所含有的晶體管數(shù)量劇增,在某些VLSI的芯片,次臨限傳導造成的功率消耗竟然占了總功率消耗的一半以上。MOSFET一般適用于功率不超過10kW的電力電子裝置。無錫DUAL P-CHANNELMOSFET失效分析
雙重MOSFET(CMOS)開關:為了改善單一MOSFET開關造成信號失真的缺點,于是使用一個PMOS加上一個NMOS的CMOS開關成為普遍的做法。CMOS開關將PMOS與NMOS的源極與漏極分別連接在一起,而基極的接法則和NMOS與PMOS的傳統(tǒng)接法相同。當輸入電壓在(VDD-Vthn)和(VSS+Vthp)時,PMOS與NMOS都導通,而輸入小于(VSS+Vthp)時,只有NMOS導通,輸入大于(VDD-Vthn)時只有PMOS導通。這樣做的好處是在大部分的輸入電壓下,PMOS與NMOS皆同時導通,如果任一邊的導通電阻上升,則另一邊的導通電阻就會下降,所以開關的電阻幾乎可以保持定值,減少信號失真。太倉低壓N+NMOSFET廠家MOSFET作為開關時源極與漏極的分別和其他應用是不相同的,信號從MOSFET柵極以外的任一端進出。
柵極氧化層隨著MOSFET尺寸變小而越來越薄,主流的半導體制程中,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)象都在量子力學所規(guī)范的世界內(nèi),例如電子的穿隧效應(tunneling effect)。因為穿隧效應,有些電子有機會越過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源之一。為了解決這個問題,有一些介電常數(shù)比二氧化硅更高的物質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穿隧效應穿過氧化層的機率,進而降低漏電流。不過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,因為這些新材料的傳導帶(conduction band)和價帶(valence band)和半導體的傳導帶與價帶的差距比二氧化硅?。ǘ趸璧膫鲗Ш凸柚g的高度差約為8ev),所以仍然有可能導致柵極漏電流出現(xiàn)。
中國命名法有兩種命名方法。場效應管通常有下列兩種命名方法。第一種命名方法是使用“中國半導體器件型號命名法”的第3、第4和第5部分來命名,其中的第3部分用字母CS表示場效應管,第4部分用阿拉伯數(shù)字表示器件序號,第5部分用漢語拼音字母表示規(guī)格號。例如CS2B、CS14A、CS45G等。第二種命名方法與雙極型三極管相同, 位用數(shù)字 電極數(shù);第二位用字母 極性(其中D是N溝道,C是P溝道);第三位用字母 類型(其中J 結型場效應管,O 絕緣柵場效應管)。例如,3DJ6D是N溝道結型場效應三極管,3D06C是N溝道絕緣柵型場效應三極管。MOSFET較大的應用是在“常閉型”的開關,而相對的,加強式MOSFET則用在“常開型”的開關上。
功率MOSFET的基本特性:漏極電流ID和柵源間電壓UGS的關系稱為MOSFET的轉移特性,ID較大時,ID與UGS的關系近似線性,曲線的斜率定義為跨導Gfs。MOSFET的漏極伏安特性(輸出特性):截止區(qū)(對應于GTR的截止區(qū));飽和區(qū)(對應于GTR的放大區(qū));非飽和區(qū)(對應于GTR的飽和區(qū))。電力 MOSFET工作在開關狀態(tài),即在截止區(qū)和非飽和區(qū)之間來回轉換。電力MOSFET漏源極之間有寄生二極管,漏源極間加反向電壓時器件導通。電力 MOSFET的通態(tài)電阻具有正溫度系數(shù),對器件并聯(lián)時的均流有利。MOSFET應用優(yōu)勢:有些場效應管的源極和漏極可以互換使用,柵壓也可正可負,靈活性比雙極晶體管好。無錫低壓N管MOSFET價格
為什么MOSFET的尺寸能越小越好?無錫DUAL P-CHANNELMOSFET失效分析
不同耐壓的MOSFET,其導通電阻中各部分電阻比例分布也不同。如耐壓30V的MOSFET,其外延層電阻單為 總導通電阻的29%,耐壓600V的MOSFET的外延層電阻則是總導通電阻的96.5%。由此可以推斷耐壓800V的MOSFET的導通電阻將幾乎被外 延層電阻占據(jù)。欲獲得高阻斷電壓,就必須采用高電阻率的外延層,并增厚。這就是常規(guī)高壓MOSFET結構所導致的高導通電阻的根本原因。增加管芯面積雖能降低導通電阻,但成本的提高所付出的代價是商業(yè)品所不允許的。引入少數(shù)載流子導電雖能降低導通壓降,但付出的代價是開關速度的降低并出現(xiàn)拖尾電流,開關損耗增加,失去了MOSFET的高速的優(yōu)點。以上兩種辦法不能降低高壓MOSFET的導通電阻,所剩的思路就是如何將阻斷高電壓的低摻雜、高電阻率區(qū)域和導電通道的高摻雜、低電阻率分開解決。如除 導通時低摻雜的高耐壓外延層對導通電阻只能起增大作用外并無其他用途。這樣,是否可以將導電通道以高摻雜較低電阻率實現(xiàn),而在MOSFET關斷時,設法使這個通道以某種方式夾斷,使整個器件耐壓單取決于低摻雜的N-外延層。無錫DUAL P-CHANNELMOSFET失效分析
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