常用于MOSFET的電路符號有很多種變化,較常見的設計是以一條直線表明通道,兩條和通道垂直的線表明源極與漏極,左方和通道平行而且較短的線表明柵極,如下圖所示。有時也會將表明通道的直線以破折線代替,以區分增強型MOSFET(enhancement mode MOSFET)或是耗盡型MOSFET(depletion mode MOSFET)另外又分為NMOSFET和PMOSFET兩種類型。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(Bulk或是Body)。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。箭頭方向永遠從P端指向N端,所以箭頭從通道指向基極端的為P型的MOSFET,或簡稱PMOS(表明此元件的通道為P型);反之若箭頭從基極指向通道,則表明基極為P型,而通道為N型,此元件為N型的MOSFET,簡稱NMOS。在一般分布式MOSFET元件(discrete device)中,通常把基極和源極接在一起,故分布式MOSFET通常為三端元件。MOSFET分為結型和絕緣柵型。上海低壓N+NMOSFET
MOSFET的結構:用一塊P型硅半導體材料作襯底,在其面上擴散了兩個N型區,再在上面覆蓋一層二氧化硅(SiO2)絕緣層,在N區上方用腐蝕的方法做成兩個孔,用金屬化的方法分別在絕緣層上及兩個孔內做成三個電極:G(柵極)、S(源極)及D(漏極),出柵極G與漏極D及源極S是絕緣的,D與S之間有兩個PN結。一般情況下,襯底與源極在內部連接在一起,這樣,相當于D與S之間有一個PN結。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。上海低壓N+NMOSFET型號MOSFET有什么應用優勢?
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。
高壓MOSFET原理與性能分析:在功率半導體器件中,MOSFET以高速、低開關損耗、低驅動損耗在各種功率變換,特別是高頻功率變換中起著重要作用。在低壓領域,MOSFET沒有競爭對手,但隨著MOS的耐壓提高,導通電阻隨之以2.4-2.6次方增長,其增長速度使MOSFET制造者和應用者不得不以數十倍的幅度降低額定電流,以 折中額定電流、導通電阻和成本之間的矛盾。即便如此,高壓MOSFET在額定結溫下的導通電阻產生的導通壓降仍居高不下,耐壓500V以上的MOSFET 的額定結溫、額定電流條件下的導通電壓很高,耐壓800V以上的導通電壓高得驚人,導通損耗占MOSFET總損耗的2/3-4/5,使應用受到極大限制。MOSFET較常見的設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。
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。功率MOSFET的基本特性靜態特性: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在數字電路上應用的大優勢是對直流(DC)信號而言,MOSFET的柵極端阻抗為無限大。廈門P-CHANNELMOSFET
過去數十年來,MOSFET的尺寸不斷地變小。上海低壓N+NMOSFET
MOSFET里的氧化層位于其通道上方,依照其操作電壓的不同,這層氧化物的厚度單有數十至數百埃(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。當一個夠大的電位差施于MOSFET的柵極與源極(source)之間時,電場會在氧化層下方的半導體表面形成感應電荷,而這時所謂的“反型層”(inversion channel)就會形成。通道的極性與其漏極(drain)與源極相同,假設漏極和源極是N型,那么通道也會是N型。通道形成后,MOSFET即可讓電流通過,而依據施于柵極的電壓值不同,可由MOSFET的通道流過的電流大小亦會受其控制而改變。上海低壓N+NMOSFET
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