如何選擇用于熱插拔的MOSFET?當(dāng)電源與其負載突然斷開時,電路寄生電感元件上的大電流擺動會產(chǎn)生巨大的尖峰電壓,對電路上的電子元件造成十分不利的影響。與電池保護應(yīng)用類似,此處MOSFET可以將輸入電源與其他電路隔離開來。但此時,F(xiàn)ET的作用并不是立即斷開輸入與輸出之間的連接,而是減輕那些具有破壞力的浪涌電流帶來的嚴(yán)重后果。這需要通過一個控制器來調(diào)節(jié)輸入電壓(VIN)和輸出電壓(VOUT)之間MOSFET上的柵源偏壓,使MOSFET處于飽和狀態(tài),從而阻止可能通過的電流。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。杭州MOSFET設(shè)計
DMOS是雙重擴散MOSFET(double-Diffused MOSFET)的縮寫,它主要用于高壓,屬于高壓MOS管范疇。以MOSFET實現(xiàn)模擬開關(guān):MOSFET在導(dǎo)通時的通道電阻低,而截止時的電阻近乎無限大,所以適合作為模擬信號的開關(guān)(信號的能量不會因為開關(guān)的電阻而損失太多)。MOSFET作為開關(guān)時,其源極與漏極的分別和其他的應(yīng)用是不太相同的,因為信號可以從MOSFET柵極以外的任一端進出。對NMOS開關(guān)而言,電壓負的一端就是源極,PMOS則正好相反,電壓正的一端是源極。MOSFET開關(guān)能傳輸?shù)男盘枙艿狡鋿艠O—源極、柵極—漏極,以及漏極到源極的電壓限制,如果超過了電壓的上限可能會導(dǎo)致MOSFET燒毀。MOSFET開關(guān)的應(yīng)用范圍很廣,舉凡需要用到取樣持有電路(sample-and-hold circuits)或是截波電路(chopper circuits)的設(shè)計,例如類比數(shù)位轉(zhuǎn)換器(A/D converter)或是切換電容濾波器(switch-capacitor filter)上都可以見到MOSFET開關(guān)的蹤影。太倉低壓N管MOSFET廠家數(shù)字電路對MOSFET的幫助:使得MOSFET操作速度越來越快,成為各種半導(dǎo)體主動元件中較快的一種。
不過反過來說,也有些電路設(shè)計會因為MOSFET的次臨限傳導(dǎo)得到好處,例如需要較高的轉(zhuǎn)導(dǎo)/電流轉(zhuǎn)換比(transconductance-to-current ratio)的電路里,利用次臨限傳導(dǎo)的MOSFET來達成目的的設(shè)計也頗為常見。芯片內(nèi)部連接導(dǎo)線的寄生電容效應(yīng)傳統(tǒng)上,CMOS邏輯門的切換速度與其元件的柵極電容有關(guān)。但是當(dāng)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(dǎo)線間產(chǎn)生的寄生電容效應(yīng)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(guān)鍵之一。芯片發(fā)熱量增加當(dāng)芯片上的晶體管數(shù)量大幅增加后,有一個無法避免的問題也跟著發(fā)生了,那就是芯片的發(fā)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(dǎo)致切換速度受到影響,或是導(dǎo)致可靠度與壽命的問題。在一些發(fā)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(tǒng)來緩和這個問題。
理論上MOSFET的柵極應(yīng)該盡可能選擇電性良好的導(dǎo)體,多晶硅在經(jīng)過重(讀作zhong)摻雜之后的導(dǎo)電性可以用在MOSFET的柵極上,但是并非完美的選擇。MOSFET使用多晶硅作為的理由如下: MOSFET的臨界電壓(threshold voltage)主要由柵極與通道材料的功函數(shù)(work function)之間的差異來決定,而因為多晶硅本質(zhì)上是半導(dǎo)體,所以可以藉由摻雜不同極性的雜質(zhì)來改變其功函數(shù)。更重要的是,因為多晶硅和底下作為通道的硅之間能隙(bandgap)相同,因此在降低PMOS或是NMOS的臨界電壓時可以藉由直接調(diào)整多晶硅的功函數(shù)來達成需求。反過來說,金屬材料的功函數(shù)并不像半導(dǎo)體那么易于改變,如此一來要降低MOSFET的臨界電壓就變得比較困難。而且如果想要同時降低PMOS和NMOS的臨界電壓,將需要兩種不同的金屬分別做其柵極材料,對于制程又是一個很大的變量。多晶硅的融點比大多數(shù)的金屬高,而在現(xiàn)代的半導(dǎo)體制程中習(xí)慣在高溫下沉積柵極材料以增進元件效能。金屬的融點低,將會影響制程所能使用的溫度上限。在集成電路中的MOSFET通常因為使用同一個基極(common bulk),所以不標(biāo)示出基極的極性。
常見的N溝道增強型MOSFET的基本結(jié)構(gòu)圖。為了改善某些參數(shù)的特性,如提高工作電流、提高工作電壓、降低導(dǎo)通電阻、提高開關(guān)特性等有不同的結(jié)構(gòu)及工藝,構(gòu)成所謂VMOS、DMOS、TMOS等結(jié)構(gòu)。雖然有不同的結(jié)構(gòu),但其工作原理是相同的,這里就不一一介紹了。要使增強型N溝道MOSFET工作,要在G、S之間加正電壓VGS及在D、S之間加正電壓VDS,則產(chǎn)生正向工作電流ID。改變VGS的電壓可控制工作電流ID。若先不接VGS(即VGS=0),在D與S極之間加一正電壓VDS,漏極D與襯底之間的PN結(jié)處于反向,因此漏源之間不能導(dǎo)電。越來越多模擬信號處理的集成電路可以用MOSFET來實現(xiàn)。廈門MOSFET廠家
若箭頭從基極指向通道,則表示基極為P型,而通道為N型,此元件為N型的MOSFET,簡稱NMOS。杭州MOSFET設(shè)計
NPN型的MOSFET是怎么導(dǎo)通的呢?首先,在柵極加正電壓,這樣就會排斥襯底——P型硅中的正電荷,同時吸引負電荷,這樣在漏極與源極之間形成一層負電荷區(qū)域,這時再火上澆油在漏極加上正電壓,源極加上負電壓。至于怎么分辨MOSFET的電路符號是N溝道還是P溝道。溝道的正負,就是襯底中通道的正負。電路符號中的箭頭表示的是電子的流向。可以看到N溝道的電路符號中的箭頭是指向柵極的,襯底下堆積的就是一層負電子,而這層負電子從漏極和源極的角度看,就是一條電子從源極通往漏極的溝,所以這個溝就叫做negative溝道,簡稱N溝道。杭州MOSFET設(shè)計
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