西安MOSFET晶體管

來源: 發(fā)布時間:2022-06-07

從名字表面的角度來看MOSFET的命名,事實上會讓人得到錯誤的印象。因為MOSFET里 “metal”的 個字母M在當下大部分同類的元件里是不存在的。早期MOSFET的柵極(gate electrode)使用金屬作為其材料,但隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進步,隨后MOSFET柵極使用多晶硅取代了金屬。在處理器中,多晶硅柵已經(jīng)不是主流技術(shù),從英特爾采用45納米線寬的P1266處理器開始,柵極開始重新使用金屬。MOSFET在概念上屬于“絕緣柵極場效晶體管”(Insulated-Gate Field Effect Transistor,IGFET),而IGFET的柵極絕緣層有可能是其他物質(zhì)而非MOSFET使用的氧化層。有些人在提到擁有多晶硅柵極的場效晶體管元件時比較喜歡用IGFET,但是這些IGFET多半指的是MOSFET。MOSFET應(yīng)用優(yōu)勢:有些場效應(yīng)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。西安MOSFET晶體管

DMOS是雙重擴散MOSFET(double-Diffused MOSFET)的縮寫,它主要用于高壓,屬于高壓MOS管范疇。以MOSFET實現(xiàn)模擬開關(guān):MOSFET在導(dǎo)通時的通道電阻低,而截止時的電阻近乎無限大,所以適合作為模擬信號的開關(guān)(信號的能量不會因為開關(guān)的電阻而損失太多)。MOSFET作為開關(guān)時,其源極與漏極的分別和其他的應(yīng)用是不太相同的,因為信號可以從MOSFET柵極以外的任一端進出。對NMOS開關(guān)而言,電壓負的一端就是源極,PMOS則正好相反,電壓正的一端是源極。MOSFET開關(guān)能傳輸?shù)男盘枙艿狡鋿艠O—源極、柵極—漏極,以及漏極到源極的電壓限制,如果超過了電壓的上限可能會導(dǎo)致MOSFET燒毀。MOSFET開關(guān)的應(yīng)用范圍很廣,舉凡需要用到取樣持有電路(sample-and-hold circuits)或是截波電路(chopper circuits)的設(shè)計,例如類比數(shù)位轉(zhuǎn)換器(A/D converter)或是切換電容濾波器(switch-capacitor filter)上都可以見到MOSFET開關(guān)的蹤影。西安MOSFET晶體管MOSFET是電壓驅(qū)動的。

MOSFET的原意是:MOS(Metal Oxide Semiconductor金屬氧化物半導(dǎo)體),F(xiàn)ET(Field Effect Transistor場效應(yīng)晶體管),即以金屬層(M)的柵極隔著氧化層(O)利用電場的效應(yīng)來控制半導(dǎo)體(S)的場效應(yīng)晶體管。功率場效應(yīng)晶體管也分為結(jié)型和絕緣柵型,但通常主要指絕緣柵型中的MOS型(Metal Oxide Semiconductor FET),簡稱功率MOSFET(Power MOSFET)。結(jié)型功率場效應(yīng)晶體管一般稱作靜電感應(yīng)晶體管(Static Induction Transistor——SIT)。其特點是用柵極電壓來控制漏極電流,驅(qū)動電路簡單,需要的驅(qū)動功率小,開關(guān)速度快,工作頻率高,熱穩(wěn)定性優(yōu)于GTR, 但其電流容量小,耐壓低,一般只適用于功率不超過10kW的電力電子裝置。

功率MOSFET是電壓型驅(qū)動器件,沒有少數(shù)載流子的存貯效應(yīng),輸入阻抗高,因而開關(guān)速度可以很高,驅(qū)動功率小,電路簡單。但功率MOSFET的極間電容較大,輸入電容CISS、輸出電容COSS和反饋電容CRSS與極間電容的關(guān)系可表述為:功率MOSFET的柵極輸入端相當于一個容性網(wǎng)絡(luò),它的工作速度與驅(qū)動源內(nèi)阻抗有關(guān)。由于 CISS的存在,靜態(tài)時柵極驅(qū)動電流幾乎為零,但在開通和關(guān)斷動態(tài)過程中,仍需要一定的驅(qū)動電流。假定開關(guān)管飽和導(dǎo)通需要的柵極電壓值為VGS,開關(guān)管的開通時間TON包括開通延遲時間TD和上升時間TR兩部分。開關(guān)管關(guān)斷過程中,CISS通過ROFF放電,COSS由RL充電,COSS較大,VDS(T)上升較慢,隨著VDS(T)上升較慢,隨著VDS(T)的升高COSS迅速減小至接近于零時,VDS(T)再迅速上升。越小的MOSFET象征其通道長度減少,讓通道的等效電阻也減少,可以讓更多電流通過。

NPN型的MOSFET是怎么導(dǎo)通的呢?首先,在柵極加正電壓,這樣就會排斥襯底——P型硅中的正電荷,同時吸引負電荷,這樣在漏極與源極之間形成一層負電荷區(qū)域,這時再火上澆油在漏極加上正電壓,源極加上負電壓。至于怎么分辨MOSFET的電路符號是N溝道還是P溝道。溝道的正負,就是襯底中通道的正負。電路符號中的箭頭表示的是電子的流向??梢钥吹絅溝道的電路符號中的箭頭是指向柵極的,襯底下堆積的就是一層負電子,而這層負電子從漏極和源極的角度看,就是一條電子從源極通往漏極的溝,所以這個溝就叫做negative溝道,簡稱N溝道。MOSFET依照其“通道”(工作載流子)的極性不同,可分為“N型”與“P型” 的兩種類型。無錫N-CHANNELMOSFET技術(shù)參數(shù)

MOSFET在數(shù)字信號處理上主要的成功來自CMOS邏輯電路的發(fā)明。西安MOSFET晶體管

功率晶體管單元的截面圖。通常一個市售的功率晶體管都包含了數(shù)千個這樣的單元。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)的各端點都離芯片表面只有幾個微米的距離。而所有的功率元件都是垂直式(vertical)的結(jié)構(gòu),讓元件可以同時承受高電壓與高電流的工作環(huán)境。一個功率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。對于一個平面結(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寬大小有關(guān)。對垂直結(jié)構(gòu)的MOSFET來說,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,漏源極之間無電流流過。西安MOSFET晶體管

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