低壓N+NMOSFET設(shè)計(jì)

來(lái)源: 發(fā)布時(shí)間:2022-05-05

MOSFET的相關(guān)知識(shí)介紹:Power MOSFET全稱功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管。它的三個(gè)極分別是源極(S)、漏極(D)和柵極(G)。主要優(yōu)點(diǎn):熱穩(wěn)定性好、安全工作區(qū)大。缺點(diǎn):擊穿電壓低,工作電流小。IGBT全稱絕緣柵雙極晶體管,是MOSFET和GTR(功率晶管)相結(jié)合的產(chǎn)物。它的三個(gè)極分別是集電極(C)、發(fā)射極(E)和柵極(G)。特點(diǎn):擊穿電壓可達(dá)1200V,集電極較大飽和電流已超過(guò)1500A。由IGBT作為逆變器件的變頻器的容量達(dá)250kVA以上,工作頻率可達(dá)20kHz。MOS電容的特性有哪些?低壓N+NMOSFET設(shè)計(jì)

 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。2、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。3、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。場(chǎng)效應(yīng)管能在很小電流和很低電壓的條件下工作,而且它的制造工藝可以很方便地把很多場(chǎng)效應(yīng)管集成在一塊硅片上,因此場(chǎng)效應(yīng)管在大規(guī)模集成電路中得到了 的應(yīng)用。太倉(cāng)DUAL N-CHANNELMOSFET晶體管MOSFET電路符號(hào)中,從通道往右延伸的箭號(hào)方向則可表示此元件為N型或是P型的MOSFET。

當(dāng)芯片上的晶體管數(shù)量大幅增加后,有一個(gè)無(wú)法避免的問(wèn)題也跟著發(fā)生了,那就是芯片的發(fā)熱量也大幅增加。一般的集成電路元件在高溫下操作可能會(huì)導(dǎo)致切換速度受到影響,或是導(dǎo)致可靠度與壽命的問(wèn)題。在一些發(fā)熱量非常高的集成電路芯片如微處理器,需要使用外加的散熱系統(tǒng)來(lái)緩和這個(gè)問(wèn)題。在功率晶體管(Power MOSFET)的領(lǐng)域里,通道電阻常常會(huì)因?yàn)闇囟壬叨黾樱@樣也使得在元件中pn-接面(pn-junction)導(dǎo)致的功率損耗增加。假設(shè)外置的散熱系統(tǒng)無(wú)法讓功率晶體管的溫度保持在夠低的水平,很有可能讓這些功率晶體管遭到熱破壞(thermal runaway)的命運(yùn)。

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(guò)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(guò),而依據(jù)施于柵極的電壓值不同,可由MOSFET的通道流過(guò)的電流大小亦會(huì)受其控制而改變。MOSFET另外又分為NMOSFET和PMOSFET兩種類型。

數(shù)字電路對(duì)MOSFET的幫助:數(shù)字科技的進(jìn)步,如微處理器運(yùn)算效能不斷提升,帶給深入研發(fā)新一代MOSFET更多的動(dòng)力,這也使得MOSFET本身的操作速度越來(lái)越快,幾乎成為各種半導(dǎo)體主動(dòng)元件中較快的一種。MOSFET在數(shù)字信號(hào)處理上較主要的成功來(lái)自CMOS邏輯電路的發(fā)明,這種結(jié)構(gòu)較大的好處是理論上不會(huì)有靜態(tài)的功率損耗,只有在邏輯門(logic gate)的切換動(dòng)作時(shí)才有電流通過(guò)。CMOS邏輯門較基本的成員是CMOS反相器(inverter),而所有CMOS邏輯門的基本操作都如同反相器一樣,在邏輯轉(zhuǎn)換的瞬間同一時(shí)間內(nèi)必定只有一種晶體管(NMOS或是PMOS)處在導(dǎo)通的狀態(tài)下,另一種必定是截止?fàn)顟B(tài),這使得從電源端到接地端不會(huì)有直接導(dǎo)通的路徑,大量節(jié)省了電流或功率的消耗,也降低了集成電路的發(fā)熱量。MOSFET的特點(diǎn)有哪些?無(wú)錫DUAL P-CHANNELMOSFET設(shè)計(jì)

MOSFET一般適用于功率不超過(guò)10kW的電力電子裝置。低壓N+NMOSFET設(shè)計(jì)

與常規(guī)MOSFET結(jié)構(gòu)不同,內(nèi)建橫向電場(chǎng)的MOSFET嵌入垂直P區(qū)將垂直導(dǎo)電區(qū)域的N區(qū)夾在中間,使MOSFET關(guān)斷時(shí),垂直的P與N之間建立橫向電場(chǎng),并且垂直導(dǎo)電區(qū)域的N摻雜濃度高于其外延區(qū)N-的摻雜濃度。 當(dāng)VGS<VTH時(shí),由于被電場(chǎng)反型而產(chǎn)生的N型導(dǎo)電溝道不能形成,并且D,S間加正電壓,使MOSFET內(nèi)部PN結(jié)反偏形成耗盡層,并將垂直導(dǎo)電的N 區(qū)耗盡。這個(gè)耗盡層具有縱向高阻斷電壓,這時(shí)器件的耐壓取決于P與N-的耐壓。因此N-的低摻雜、高電阻率是必需的。低壓N+NMOSFET設(shè)計(jì)

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