常見的N溝道增強型MOSFET的基本結構圖。為了改善某些參數的特性,如提高工作電流、提高工作電壓、降低導通電阻、提高開關特性等有不同的結構及工藝,構成所謂VMOS、DMOS、TMOS等結構。雖然有不同的結構,但其工作原理是相同的,這里就不一一介紹了。要使增強型N溝道MOSFET工作,要在G、S之間加正電壓VGS及在D、S之間加正電壓VDS,則產生正向工作電流ID。改變VGS的電壓可控制工作電流ID。若先不接VGS(即VGS=0),在D與S極之間加一正電壓VDS,漏極D與襯底之間的PN結處于反向,因此漏源之間不能導電。我們所說的MOSFET,指的是什么?張家港高壓P管MOSFET定制
MOSFET的重要部位:金屬—氧化層—半導體電容,金屬—氧化層—半導體結構MOSFET在結構上以一個金屬—氧化層—半導體的電容為重要,氧化層的材料多半是二氧化硅,其下是作為基極的硅,而其上則是作為柵極的多晶硅。這樣子的結構正好等于一個電容器(capacitor),氧化層扮演電容器中介電質(dielectric material)的角色,而電容值由氧化層的厚度與二氧化硅的介電常數(dielectric constant)來決定。柵極多晶硅與基極的硅則成為MOS電容的兩個端點。高壓MOSFET開關管MOS電容的特性決定了MOSFET的操作特性。
在絕緣層和柵極界面上感應出正電荷,而在絕緣層和P型襯底界面上感應出負電荷。這層感應的負電荷和P型襯底中的多數載流子(空穴)的極性相反,所以稱為“反型層”,這反型層有可能將漏與源的兩N型區連接起來形成導電溝道。當VGS電壓太低時,感應出來的負電荷較少,它將被P型襯底中的空穴中和,因此在這種情況時,漏源之間仍然無電流ID。當VGS增加到一定值時,其感應的負電荷把兩個分離的N區溝通形成N溝道,這個臨界電壓稱為開啟電壓(或稱閾值電壓、門限電壓),用符號VT表示(一般規定在ID=10uA時的VGS作為VT)。當VGS繼續增大,負電荷增加,導電溝道擴大,電阻降低,ID也隨之增加,并且呈較好線性關系,如圖3所示。此曲線稱為轉換特性。因此在一定范圍內可以認為,改變VGS來控制漏源之間的電阻,達到控制ID的作用。由于這種結構在VGS=0時,ID=0,稱這種MOSFET為增強型。另一類MOSFET,在VGS=0時也有一定的ID(稱為IDSS),這種MOSFET稱為耗盡型。它的結構如圖4所示,它的轉移特性如圖5所示。VP為夾斷電壓(ID=0)。
MOSFET的注意事項有哪些?應該注意什么?MOSFET電壓和電流的選擇,額定電壓越大,器件的成本就越高。根據實踐經驗,額定電壓應當大于干線電壓或 總線電壓。這樣才能提供足夠的保護,使MOSFET不會失效。就選擇MOSFET而言,必須確定漏極至源極間可能承受的較大電壓,即較大VDS.設計工程 師需要考慮的其他安全因素包括由開關電子設備(如電機或變壓器)誘發的電壓瞬變。不同應用的額定電壓也有所不同;通常,便攜式設備為20V、FPGA電源 為20~30V、85~220VAC應用為450~600V。MOSFET電壓和電流的選擇,額定電壓越大,器件的成本就越高。
MOSFET相關知識:MOS(Metal Oxide Semiconductor金屬氧化物半導體),FET(Field Effect Transistor場效應晶體管),即以金屬層(M)的柵極隔著氧化層(O)利用電場的效應來控制半導體(S)的場效應晶體管。功率MOSFET的內部結構和電氣符號,它可分為 NPN型和PNP型。NPN型通常稱為N溝道型,PNP型通常稱P溝道型。對于N溝道型的場效應管其源極和漏極接在N型半導體上,同樣對于P 溝道的場效應管其源極和漏極則接在P型半導體上。我們知道一般三極管是由輸入的電流控制輸出的電流。但對于場效應管,其輸出電流是由輸入的電壓(或稱場電壓)控制,可以認為輸入電流極小或沒有輸入電流,這使得該器件有很高的輸入阻抗,同時這也是我們稱之為場效應管的原因。雙柵極MOSFET通常用在射頻集成電路,這種MOSFET的兩個柵極都可以控制電流大小。南通MOSFET設計
MOSFET在導通時的通道電阻低,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。張家港高壓P管MOSFET定制
MOSFET常常用在頻率較高的場合。開關損耗在頻率提高時愈來愈占主要位置。降低柵電荷,可有效降低開關損耗。為了降低柵電荷,從減小電容的角度很容易理解在制造上應采取的措施。為減小電容,增加絕緣層厚度(在這兒是增加氧化層厚度)當然是措施之一。減低電容板一側的所需電荷(現在是降低溝道區的攙雜濃度)也是一個相似的措施。此外,就需要縮小電容板的面積,這也就是要減小柵極面積。縮小原胞面積增加原胞密度從單個原胞來看,似乎可以縮小多晶層的寬度,但從整體來講,其總的柵極覆蓋面積實際上是增加的。從這一點來看,增加原胞密度和減小電容有一定的矛盾。張家港高壓P管MOSFET定制
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