上海低壓N+NMOSFET

來(lái)源: 發(fā)布時(shí)間:2022-06-17

常用于MOSFET的電路符號(hào)有很多種變化,較常見(jiàn)的設(shè)計(jì)是以一條直線表明通道,兩條和通道垂直的線表明源極與漏極,左方和通道平行而且較短的線表明柵極,如下圖所示。有時(shí)也會(huì)將表明通道的直線以破折線代替,以區(qū)分增強(qiáng)型MOSFET(enhancement mode MOSFET)或是耗盡型MOSFET(depletion mode MOSFET)另外又分為NMOSFET和PMOSFET兩種類型。由于集成電路芯片上的MOSFET為四端元件,所以除了柵極、源極、漏極外,尚有一基極(Bulk或是Body)。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。箭頭方向永遠(yuǎn)從P端指向N端,所以箭頭從通道指向基極端的為P型的MOSFET,或簡(jiǎn)稱PMOS(表明此元件的通道為P型);反之若箭頭從基極指向通道,則表明基極為P型,而通道為N型,此元件為N型的MOSFET,簡(jiǎn)稱NMOS。在一般分布式MOSFET元件(discrete device)中,通常把基極和源極接在一起,故分布式MOSFET通常為三端元件。MOSFET分為結(jié)型和絕緣柵型。上海低壓N+NMOSFET

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(jiàn)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。上海低壓N+NMOSFET型號(hào)MOSFET有什么應(yīng)用優(yōu)勢(shì)?

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)。

高壓MOSFET原理與性能分析:在功率半導(dǎo)體器件中,MOSFET以高速、低開關(guān)損耗、低驅(qū)動(dòng)損耗在各種功率變換,特別是高頻功率變換中起著重要作用。在低壓領(lǐng)域,MOSFET沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手,但隨著MOS的耐壓提高,導(dǎo)通電阻隨之以2.4-2.6次方增長(zhǎng),其增長(zhǎng)速度使MOSFET制造者和應(yīng)用者不得不以數(shù)十倍的幅度降低額定電流,以 折中額定電流、導(dǎo)通電阻和成本之間的矛盾。即便如此,高壓MOSFET在額定結(jié)溫下的導(dǎo)通電阻產(chǎn)生的導(dǎo)通壓降仍居高不下,耐壓500V以上的MOSFET 的額定結(jié)溫、額定電流條件下的導(dǎo)通電壓很高,耐壓800V以上的導(dǎo)通電壓高得驚人,導(dǎo)通損耗占MOSFET總損耗的2/3-4/5,使應(yīng)用受到極大限制。MOSFET較常見(jiàn)的設(shè)計(jì)是以一條直線表示通道,兩條和通道垂直的線表示源極與漏極。

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(wú)電流流過(guò)。導(dǎo)電:在柵源極間加正電壓UGS,柵極是絕緣的,所以不會(huì)有柵極電流流過(guò)。但柵極的正電壓會(huì)將其下面P區(qū)中的空穴推開,而將P區(qū)中的少子—電子吸引到柵極下面的P區(qū)表面當(dāng)UGS大于UT(開啟電壓或閾值電壓)時(shí),柵極下P區(qū)表面的電子濃度將超過(guò)空穴濃度,使P型半導(dǎo)體反型成N型而成為反型層,該反型層形成N溝道而使PN結(jié)J1消失,漏極和源極導(dǎo)電。功率MOSFET的基本特性靜態(tài)特性:漏極電流ID和柵源間電壓UGS的關(guān)系稱為MOSFET的轉(zhuǎn)移特性,ID較大時(shí),ID與UGS的關(guān)系近似線性,曲線的斜率定義為跨導(dǎo)Gfs。MOSFET在數(shù)字電路上應(yīng)用的大優(yōu)勢(shì)是對(duì)直流(DC)信號(hào)而言,MOSFET的柵極端阻抗為無(wú)限大。廈門P-CHANNELMOSFET

過(guò)去數(shù)十年來(lái),MOSFET的尺寸不斷地變小。上海低壓N+NMOSFET

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。上海低壓N+NMOSFET

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