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。2、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。3、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。場效應管能在很小電流和很低電壓的條件下工作,而且它的制造工藝可以很方便地把很多場效應管集成在一塊硅片上,因此場效應管在大規模集成電路中得到了 的應用。采用MOSFET實現模擬電路不但可以滿足規格上的需求,還可以有效縮小芯片的面積,降低生產成本。廈門低壓N+NMOSFET開關管
隨著MOSFET技術的不斷演進,現在的CMOS技術也已經可以符合很多模擬電路的規格需求。再加上MOSFET因為結構的關系,沒有BJT的一些致命缺點,如熱破壞(thermal runaway)。另外,MOSFET在線性區的壓控電阻特性亦可在集成電路里用來取代傳統的多晶硅電阻(poly resistor),或是MOS電容本身可以用來取代常用的多晶硅—絕緣體—多晶硅電容(PIP capacitor),甚至在適當的電路控制下可以表現出電感(inductor)的特性,這些好處都是BJT很難提供的。也就是說,MOSFET除了扮演原本晶體管的角色外,也可以用來作為模擬電路中大量使用的被動元件(passive device)。這樣的優點讓采用MOSFET實現模擬電路不但可以滿足規格上的需求,還可以有效縮小芯片的面積,降低生產成本。深圳MOSFET技術參數早期MOSFET的柵極(gate electrode)使用金屬作為其材料。
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。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 有數十至數百埃(Å)不等,通常材料是二氧化硅(silicon dioxide,SiO2),不過有些新的進階制程已經可以使用如氮氧化硅(silicon oxynitride,SiON)做為氧化層之用。
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 (如前所述, 的MOSFET多半以多晶硅取代金屬作為其柵極材料),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。當一個電壓施加在MOS電容的兩端時,半導體的電荷分布也會跟著改變。考慮一個P型的半導體(空穴濃度為NA)形成的MOS電容,當一個正的電壓VGB施加在柵極與基極端(如圖)時,空穴的濃度會減少,電子的濃度會增加。當VGB夠強時,接近柵極端的電子濃度會超過空穴。這個在P型半導體中,電子濃度(帶負電荷)超過空穴(帶正電荷)濃度的區域,便是所謂的反轉層(inversion layer)。MOS電容的特性決定了MOSFET的操作特性,但是一個完整的MOSFET結構還需要一個提供多數載流子(majority carrier)的源極以及接受這些多數載流子的漏極。MOSFET在線性區的壓控電阻特性亦可在集成電路里用來取代傳統的多晶硅電阻。
MOSFET有什么應用優勢?1、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。2、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。3、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。4、場效應管能在很小電流和很低電壓的條件下工作,而且它的制造工藝可以很方便地把很多場效應管集成在一塊硅片上,因此場效應管在大規模集成電路中得到了廣闊的應用。由于MOSFET元件的性能逐漸提升,除了傳統上應用于諸如微處理器、微控制器等數位信號處理的場合上,也有越來越多模擬信號處理的集成電路可以用MOSFET來實現。MOSFET尺寸不斷縮小,可以讓集成電路的效能大幅提升。太倉MOSFET晶體管
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。廈門低壓N+NMOSFET開關管
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)在源極與漏極區域的雜質極性為N;⑵“+” 這個區域為高摻雜濃度區域(heavily doped region),也就是此區的電子濃度遠高于其他區域。在源極與漏極之間被一個極性相反的區域隔開,也就是所謂的基極(或稱基體)區域。如果是NMOS,那么其基體區的摻雜就是P型。反之對PMOS而言,基體應該是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“+”。廈門低壓N+NMOSFET開關管
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