過去數十年來,MOSFET的尺寸不斷地變小。早期的集成電路MOSFET制程里,通道長度約在幾個微米(micrometer)的等級。但是到了 的集成電路制程,這個參數已經縮小了幾十倍甚至超過一百倍。2006年初,Intel開始以65納米(nanometer)的技術來制造新一代的微處理器,實際的元件通道長度可能比這個數字還小一些。至90年代末,MOSFET尺寸不斷縮小,讓集成電路的效能 提升,而從歷史的角度來看,這些技術上的突破和半導體制程的進步有著密不可分的關系。MOSFET在概念上屬于“絕緣柵極場效晶體管”。蘇州MOSFET設計
怎么選擇正確的MOSFET?1)溝道的選擇,為設計選擇正確器件的第1步是決定采用N溝道還是P溝道 MOSFET。在典型的功率應用中,當一個MOSFET接地,而負載連接到干線電壓上時,該MOSFET就構成了低壓側開關。在低壓側開關中,應采用N溝道MOSFET,這是出于對關閉或導通器件所需電壓的考慮。當MOSFET連接到總線及負載接地時,就要用高壓側開關。通常會在這個拓撲中采用P溝道 MOSFET,這也是出于對電壓驅動的考慮。2)電壓和電流的選擇,額定電壓越大,器件的成本就越高。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。在連續導通模式下,MOSFET處于穩態,此時電流連續通過器件。脈沖尖峰是指有大量電涌(或尖峰電流)流過器件。一旦確定了這些條件下的電流,只需直接選擇能承受這個電流的器件便可。南通DUAL P-CHANNELMOSFET廠家MOSFET在數字信號處理上主要的成功來自CMOS邏輯電路的發明。
MOSFET應用優勢:場效應晶體管是電壓控制元件,而雙極結型晶體管是電流控制元件。在只允許從取較少電流的情況下,應選用場效應管;而在信號電壓較低,又允許從信號源取較多電流的條件下,應選用雙極晶體管。有些場效應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。場效應管是利用多數載流子導電,所以稱之為單極型器件,而雙極結型晶體管是即有多數載流子,也利用少數載流子導電。因此被稱之為雙極型器件。
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。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,但隨著半導體技術的進步,隨后MOSFET柵極使用多晶硅取代了金屬。在處理器中,多晶硅柵已經不是主流技術,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電路符號中,從通道往右延伸的箭號方向則可表示此元件為N型或是P型的MOSFET。
不過反過來說,也有些電路設計會因為MOSFET的次臨限傳導得到好處,例如需要較高的轉導/電流轉換比(transconductance-to-current ratio)的電路里,利用次臨限傳導的MOSFET來達成目的的設計也頗為常見。芯片內部連接導線的寄生電容效應傳統上,CMOS邏輯門的切換速度與其元件的柵極電容有關。但是當柵極電容隨著MOSFET尺寸變小而減少,同樣大小的芯片上可容納更多晶體管時,連接這些晶體管的金屬導線間產生的寄生電容效應就開始主宰邏輯門的切換速度。如何減少這些寄生電容,成了芯片效率能否向上突破的關鍵之一。芯片發熱量增加當芯片上的晶體管數量大幅增加后,有一個無法避免的問題也跟著發生了,那就是芯片的發熱量也大幅增加。一般的集成電路元件在高溫下操作可能會導致切換速度受到影響,或是導致可靠度與壽命的問題。在一些發熱量非常高的集成電路芯片如微處理器,需要使用外加的散熱系統來緩和這個問題。理論上MOSFET的柵極應該盡可能選擇電性良好的導體。西安高壓MOSFET價格
漏極電流ID和柵源間電壓UGS的關系稱為MOSFET的轉移特性。蘇州MOSFET設計
DC/DC開關控制器的MOSFET選擇是一個復雜的過程。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維持在規定范圍以內,必須在低柵極電荷和低導通電阻之間取得平衡。在多負載電源系統中,這種情況會變得更加復雜。選擇FET時需要考慮的因素包括額定電壓、環境溫度、開關頻率、控制器驅動能力和散熱組件面積。關鍵問題是,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功耗和環境溫度估算某個FET的結溫。蘇州MOSFET設計
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