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。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)。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。西安高壓P管MOSFET
MOSFET參數:Vgs,柵源極較大驅動電壓,這也是MOSFET的一個極限參數,表示MOSFET所能承受的較大驅動電壓,一旦驅動電壓超過這個極限值,即使在極短的時間內也會對柵極氧化層產生長久性傷害。一般來說,只要驅動電壓不超過極限,就不會有問題。但是,某些特殊場合,因為寄生參數的存在,會對Vgs電壓產生不可預料的影響,需要格外注意。SOA,安全工作區,每種MOSFET都會給出其安全工作區域,不同雙極型晶體管,功率MOSFET不會表現出二次擊穿,因此安全運行區域只簡單從導致結溫達到較大允許值時的耗散功率定義。南通低壓N+NMOSFET失效分析MOSFET在數字信號處理上主要的成功來自CMOS邏輯電路的發明。
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基區與N漂移區之間形成的PN結J1反偏,漏源極之間無電流流過。導電:在柵源極間加正電壓UGS,柵極是絕緣的,所以不會有柵極電流流過。但柵極的正電壓會將其下面P區中的空穴推開,而將P區中的少子—電子吸引到柵極下面的P區表面,當UGS大于UT(開啟電壓或閾值電壓)時,柵極下P區表面的電子濃度將超過空穴濃度,使P型半導體反型成N型而成為反型層,該反型層形成N溝道而使PN結J1消失,漏極和源極導電。值得一提的是采用平面式結構的功率MOSFET也并非不存在,這類元件主要用在高級的音響放大器中。平面式的功率MOSFET在飽和區的特性比垂直結構的MOSFET更好。垂直式功率MOSFET則取其導通電阻(turn-on resistance)非常小的優點,多半用來做開關切換之用。
降低高壓MOSFET導通電阻的原因:不同耐壓的MOSFET,其導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 總導通電阻的29%,耐壓600V的MOSFET的外延層電阻則是總導通電阻的96.5%。由此可以推斷耐壓800V的MOSFET的導通電阻將幾乎被外 延層電阻占據。欲獲得高阻斷電壓,就必須采用高電阻率的外延層,并增厚。這就是常規高壓MOSFET結構所導致的高導通電阻的根本原因。增加管芯面積雖能降低導通電阻,但成本的提高所付出的代價是商業品所不允許的。引入少數載流子導電雖能降低導通壓降,但付出的代價是開關速度的降低并出現拖尾電流,開關損耗增加,失去了MOSFET的高速的優點。MOSFET里的氧化層位于其通道上方。
功率MOSFET的基本特性:漏極電流ID和柵源間電壓UGS的關系稱為MOSFET的轉移特性,ID較大時,ID與UGS的關系近似線性,曲線的斜率定義為跨導Gfs。MOSFET的漏極伏安特性(輸出特性):截止區(對應于GTR的截止區);飽和區(對應于GTR的放大區);非飽和區(對應于GTR的飽和區)。電力 MOSFET工作在開關狀態,即在截止區和非飽和區之間來回轉換。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通。電力 MOSFET的通態電阻具有正溫度系數,對器件并聯時的均流有利。理論上MOSFET的柵極應該盡可能選擇電性良好的導體。太倉P-CHANNELMOSFET
Eoss,輸出容能量,表示輸出電容Coss在MOSFET存儲的能量大小。西安高壓P管MOSFET
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。西安高壓P管MOSFET
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