對這個NMOS而言,真正用來作為通道、讓載流子通過的只有MOS電容正下方半導(dǎo)體的表面區(qū)域。當(dāng)一個正電壓施加在柵極上,帶負電的電子就會被吸引至表面,形成通道,讓N型半導(dǎo)體的多數(shù)載流子—電子可以從源極流向漏極。如果這個電壓被移除,或是放上一個負電壓,那么通道就無法形成,載流子也無法在源極與漏極之間流動。假設(shè)操作的對象換成PMOS,那么源極與漏極為P型、基體則是N型。在PMOS的柵極上施加負電壓,則半導(dǎo)體上的空穴會被吸引到表面形成通道,半導(dǎo)體的多數(shù)載流子—空穴則可以從源極流向漏極。假設(shè)這個負電壓被移除,或是加上正電壓,那么通道無法形成,一樣無法讓載流子在源極和漏極間流動。特別要說明的是,源極在MOSFET里的意思是“提供多數(shù)載流子的來源”。對NMOS而言,多數(shù)載流子是電子;對PMOS而言,多數(shù)載流子是空穴。相對的,漏極就是接受多數(shù)載流子的端點。MOSFET的尺寸變小意味著柵極面積減少,如此可以降低等效的柵極電容。耗盡型MOSFET市場
隨半導(dǎo)體制造技術(shù)的進步,對于整合更多功能至單一芯片的需求也跟著大幅提升,此時用MOSFET設(shè)計模擬電路的一個優(yōu)點也隨之浮現(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,很多原本單獨的類比芯片與數(shù)位芯片被整合至同一個芯片內(nèi)。MOSFET原本在數(shù)位集成電路上就有很大的競爭優(yōu)勢,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明顯的下降。另外像是某些混合信號電路(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)計出效能更好的產(chǎn)品。杭州MOSFET費用MOSFET較常見的設(shè)計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。
單一MOSFET開關(guān):當(dāng)NMOS用來做開關(guān)時,其基極接地,柵極為控制開關(guān)的端點。當(dāng)柵極電壓減去源極電壓超過其導(dǎo)通的臨界電壓時,此開關(guān)的狀態(tài)為導(dǎo)通。柵極電壓繼續(xù)升高,則NMOS能通過的電流就更大。NMOS做開關(guān)時操作在線性區(qū),因為源極與漏極的電壓在開關(guān)為導(dǎo)通時會趨向一致。PMOS做開關(guān)時,其基極接至電路里電位高的地方,通常是電源。柵極的電壓比源極低、超過其臨界電壓時,PMOS開關(guān)會打開。NMOS開關(guān)能容許通過的電壓上限為(Vgate-Vthn),而PMOS開關(guān)則為(Vgate+Vthp),這個值通常不是信號原本的電壓振幅,也就是說單一MOSFET開關(guān)會有讓信號振幅變小、信號失真的缺點。
DC/DC開關(guān)控制器的MOSFET選擇是一個復(fù)雜的過程。只考慮MOSFET的額定電壓和電流并不足以選擇到合適的MOSFET。要想讓MOSFET維持在規(guī)定范圍以內(nèi),必須在低柵極電荷和低導(dǎo)通電阻之間取得平衡。在多負載電源系統(tǒng)中,這種情況會變得更加復(fù)雜。選擇FET時需要考慮的因素包括額定電壓、環(huán)境溫度、開關(guān)頻率、控制器驅(qū)動能力和散熱組件面積。關(guān)鍵問題是,如果功耗過高且散熱不足,則FET可能會過熱起火。我們可以利用封裝/散熱組件ThetaJA或者熱敏電阻、FET功耗和環(huán)境溫度估算某個FET的結(jié)溫。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。
一個NMOS晶體管的立體截面圖左圖是一個N型 MOSFET(以下簡稱NMOS)的截面圖。如前所述,MOSFET的 是位于 的MOS電容,而左右兩側(cè)則是它的源極與漏極。源極與漏極的特性必須同為N型(即NMOS)或是同為P型(即PMOS)。右圖NMOS的源極與漏極上標示的“N+” 著兩個意義:⑴N 摻雜(doped)在源極與漏極區(qū)域的雜質(zhì)極性為N;⑵“+” 這個區(qū)域為高摻雜濃度區(qū)域(heavily doped region),也就是此區(qū)的電子濃度遠高于其他區(qū)域。在源極與漏極之間被一個極性相反的區(qū)域隔開,也就是所謂的基極(或稱基體)區(qū)域。如果是NMOS,那么其基體區(qū)的摻雜就是P型。反之對PMOS而言,基體應(yīng)該是N型,而源極與漏極則為P型(而且是重(讀作zhong)摻雜的P+)。基體的摻雜濃度不需要如源極或漏極那么高,故在右圖中沒有“+”。垂直式功率MOSFET多半用來做開關(guān)切換之用。廈門DUAL P-CHANNELMOSFET技術(shù)參數(shù)
在集成電路中的MOSFET通常因為使用同一個基極(common bulk),所以不標示出基極的極性。耗盡型MOSFET市場
功率MOSFET按垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的差異,又分為利用V型槽實現(xiàn)垂直導(dǎo)電的VVMOSFET和具有垂直導(dǎo)電雙擴散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)(對應(yīng)于GTR的截止區(qū));飽和區(qū)(對應(yīng)于GTR的放大區(qū));非飽和區(qū)(對應(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器件導(dǎo)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。耗盡型MOSFET市場
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