西安低壓MOSFET晶體管

來源: 發(fā)布時(shí)間:2022-06-05

柵極氧化層隨著MOSFET尺寸變小而越來越薄,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(gè)問題,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穿隧效應(yīng)穿過氧化層的機(jī)率,進(jìn)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?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的臨界電壓是由柵極與通道材料的功函數(shù)之間的差異來決定的 。西安低壓MOSFET晶體管

隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的進(jìn)步,對(duì)于整合更多功能至單一芯片的需求也跟著大幅提升,此時(shí)用MOSFET設(shè)計(jì)模擬電路的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)也隨之浮現(xiàn)。為了減少在印刷電路板(Printed Circuit Board,PCB)上使用的集成電路數(shù)量、減少封裝成本與縮小系統(tǒng)的體積,很多原本 的類比芯片與數(shù)位芯片被整合至同一個(gè)芯片內(nèi)。MOSFET原本在數(shù)位集成電路上就有很大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),在類比集成電路上也大量采用MOSFET之后,把這兩種不同功能的電路整合起來的困難度也 的下降。另外像是某些混合信號(hào)電路(Mixed-signal circuits),如類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換器(Analog-to-Digital Converter,ADC),也得以利用MOSFET技術(shù)設(shè)計(jì)出效能更好的產(chǎn)品。南通低壓N+NMOSFET失效分析在MOSFET器件應(yīng)用時(shí)必須掌握在應(yīng)用中如何保護(hù)器件,不使器件在瞬態(tài)變化中受損害。

功率MOSFET按垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的差異,又分為利用V型槽實(shí)現(xiàn)垂直導(dǎo)電的VVMOSFET和具有垂直導(dǎo)電雙擴(kuò)散MOS結(jié)構(gòu)的VDMOSFET(Vertical Double-diffused MOSFET),功率MOSFET為多元集成結(jié)構(gòu),MOSFET的漏極伏安特性(輸出特性):截止區(qū)(對(duì)應(yīng)于GTR的截止區(qū));飽和區(qū)(對(duì)應(yīng)于GTR的放大區(qū));非飽和區(qū)(對(duì)應(yīng)于GTR的飽和區(qū))。電力MOSFET工作在開關(guān)狀態(tài),即在截止區(qū)和非飽和區(qū)之間來回轉(zhuǎn)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(shí)器件導(dǎo)通。電力MOSFET的通態(tài)電阻具有正溫度系數(shù),對(duì)器件并聯(lián)時(shí)的均流有利。

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。如耐壓30V的MOSFET,其外延層電阻至少為 總導(dǎo)通電阻的29%,耐壓600V的MOSFET的外延層電阻則是總導(dǎo)通電阻的96.5%。由此可以推斷耐壓800V的MOSFET的導(dǎo)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(jié)構(gòu)所導(dǎo)致的高導(dǎo)通電阻的根本原因。增加管芯面積雖能降低導(dǎo)通電阻,但成本的提高所付出的代價(jià)是商業(yè)品所不允許的。引入少數(shù)載流子導(dǎo)電雖能降低導(dǎo)通壓降,但付出的代價(jià)是開關(guān)速度的降低并出現(xiàn)拖尾電流,開關(guān)損耗增加,失去了MOSFET的高速的優(yōu)點(diǎn)。若箭頭從基極指向通道,則表示基極為P型,而通道為N型,此元件為N型的MOSFET,簡(jiǎn)稱NMOS。

MOSFET的漏極伏安特性(輸出特性):截止區(qū)(對(duì)應(yīng)于GTR的截止區(qū));飽和區(qū)(對(duì)應(yīng)于GTR的放大區(qū));非飽和區(qū)(對(duì)應(yīng)于GTR的飽和區(qū))。電力 MOSFET工作在開關(guān)狀態(tài),即在截止區(qū)和非飽和區(qū)之間來回轉(zhuǎn)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(shí)器件導(dǎo)通。電力 MOSFET的通態(tài)電阻具有正溫度系數(shù),對(duì)器件并聯(lián)時(shí)的均流有利。動(dòng)態(tài)特性:td(on)導(dǎo)通延時(shí)時(shí)間——導(dǎo)通延時(shí)時(shí)間是從當(dāng)柵源電壓上升到10%柵驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)到漏電流升到規(guī)定電流的10%時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間。tr上升時(shí)間——上升時(shí)間是漏極電流從10%上升到90%所經(jīng)歷的時(shí)間。iD穩(wěn)態(tài)值由漏極電源電壓UE和漏極負(fù)載電阻決定。UGSP的大小和iD的穩(wěn)態(tài)值有關(guān),UGS達(dá)到UGSP后,在up作用下繼續(xù)升高直至達(dá)到穩(wěn)態(tài),但iD已不變。耗盡型MOSFET在制造過程中改變摻雜到通道的雜質(zhì)濃度,使得這種MOSFET的柵極就算沒有加電壓。西安高壓MOSFET開關(guān)管

MOSFET的重點(diǎn)參數(shù)有:金屬—氧化層—半導(dǎo)體電容。西安低壓MOSFET晶體管

功率MOSFET的驅(qū)動(dòng)通常要求:觸發(fā)脈沖要具有足夠快的上升和下降速度;②開通時(shí)以低電阻力柵極電容充電,關(guān)斷時(shí)為柵極提供低 電阻放電回路,以提高功率MOSFET的開關(guān)速度;③為了使功率MOSFET可靠觸發(fā)導(dǎo)通,觸發(fā)脈沖電壓應(yīng)高于管子的開啟電壓,為了防止誤導(dǎo)通,在其截止 時(shí)應(yīng)提供負(fù)的柵源電壓;④功率開關(guān)管開關(guān)時(shí)所需驅(qū)動(dòng)電流為柵極電容的充放電電流,功率管極間電容越大,所需電流越大,即帶負(fù)載能力越大。功率MOSFET屬于電壓型控制器件,只要柵極和源極之間施加的電壓超過其閥值電壓就會(huì)導(dǎo)通。由于MOSFET存在結(jié)電容,關(guān)斷時(shí)其漏源兩端電壓的突然上升將會(huì)通過結(jié)電容在柵源兩端產(chǎn)生干擾電壓。常用的互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)電路的關(guān)斷回路阻抗小,關(guān)斷速度較快,但它不能提供負(fù)壓,故抗干擾性較差。為了提高電路的抗干 擾性,可在此種驅(qū)動(dòng)電路的基礎(chǔ)上增加一級(jí)有V1、V2、R組成的電路,產(chǎn)生一個(gè)負(fù)壓。西安低壓MOSFET晶體管

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