MOSFET在1960年由貝爾實驗室(Bell Lab.)的D. Kahng和 Martin Atalla 實作成功,這種元件的操作原理和1947年蕭克萊(William Shockley)等人發明的雙載流子結型晶體管(Bipolar Junction Transistor,BJT)截然不同,且因為制造成本低廉與使用面積較小、高整合度的優勢,在大型集成電路(Large-Scale Integrated Circuits,LSI)或是超大型集成電路(Very Large-Scale Integrated Circuits,VLSI)的領域里,重要性遠超過BJT。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,以下分別介紹這些應用。Eoss,輸出容能量,表示輸出電容Coss在MOSFET存儲的能量大小。上海DUAL P-CHANNELMOSFET廠家
當MOSFET的尺寸縮的非常小、柵極氧化層也變得非常薄時,例如編輯此文時 制程可以把氧化層縮到一納米左右的厚度,一種過去沒有發現的現象也隨之產生,這種現象稱為“多晶硅耗盡”。當MOSFET的反轉層形成時,有多晶硅耗盡現象的MOSFET柵極多晶硅靠近氧化層處,會出現一個耗盡層(depletion layer),影響MOSFET導通的特性。要解決這種問題,金屬柵極是 的方案。可行的材料包括鉭(Tantalum)、鎢、氮化鉭(Tantalum Nitride),或是氮化鈦(Titalium Nitride)。這些金屬柵極通常和高介電常數物質形成的氧化層一起構成MOS電容。另外一種解決方案是將多晶硅完全的合金化,稱為FUSI(FUlly-SIlicide polysilicon gate)制程。杭州P-CHANNELMOSFET開關管在一般分布式MOSFET元件中,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。
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是電壓驅動的。
MOSFET的尺寸縮小后出現的困難把MOSFET的尺寸縮小到一微米以下對于半導體制程而言是個挑戰,不過新挑戰多半來自尺寸越來越小的MOSFET元件所帶來過去不曾出現的物理效應。次臨限傳導由于MOSFET柵極氧化層的厚度也不斷減少,所以柵極電壓的上限也隨之變少,以免過大的電壓造成柵極氧化層崩潰(breakdown)。為了維持同樣的性能,MOSFET的臨界電壓也必須降低,但是這也造成了MOSFET越來越難以完全關閉。也就是說,足以造成MOSFET通道區發生弱反轉的柵極電壓會比從前更低,于是所謂的次臨限電流(subthreshold current)造成的問題會比過去更嚴重,特別是 的集成電路芯片所含有的晶體管數量劇增,在某些VLSI的芯片,次臨限傳導造成的功率消耗竟然占了總功率消耗的一半以上。MOSFET的臨界電壓是由柵極與通道材料的功函數之間的差異來決定的 。張家港高壓N管MOSFET晶體管
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。上海DUAL P-CHANNELMOSFET廠家
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。上海DUAL P-CHANNELMOSFET廠家
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