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無錫低壓N管MOSFET設計

來源: 發(fā)布時間:2022-05-22

金屬—氧化層—半導體結(jié)構(gòu)MOSFET在結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)正好等于一個電容器(capacitor),氧化層扮演電容器中介電質(zhì)(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(shù)(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??紤]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(qū)域,便是所謂的反轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)還需要一個提供多數(shù)載流子(majority carrier)的源極以及接受這些多數(shù)載流子的漏極。MOS電容的特性決定了MOSFET的操作特性。無錫低壓N管MOSFET設計

MOSFET的漏極伏安特性(輸出特性):截止區(qū)(對應于GTR的截止區(qū));飽和區(qū)(對應于GTR的放大區(qū));非飽和區(qū)(對應于GTR的飽和區(qū))。電力 MOSFET工作在開關狀態(tài),即在截止區(qū)和非飽和區(qū)之間來回轉(zhuǎn)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(tài)電阻具有正溫度系數(shù),對器件并聯(lián)時的均流有利。動態(tài)特性:td(on)導通延時時間——導通延時時間是從當柵源電壓上升到10%柵驅(qū)動電壓時到漏電流升到規(guī)定電流的10%時所經(jīng)歷的時間。tr上升時間——上升時間是漏極電流從10%上升到90%所經(jīng)歷的時間。iD穩(wěn)態(tài)值由漏極電源電壓UE和漏極負載電阻決定。UGSP的大小和iD的穩(wěn)態(tài)值有關,UGS達到UGSP后,在up作用下繼續(xù)升高直至達到穩(wěn)態(tài),但iD已不變。杭州低壓N+PMOSFET垂直式功率MOSFET多半用來做開關切換之用。

過去數(shù)十年來,MOSFET的尺寸不斷地變小。早期的集成電路MOSFET制程里,通道長度約在幾個微米(micrometer)的等級。但是到了現(xiàn)在的集成電路制程,這個參數(shù)已經(jīng)縮小了幾十倍甚至超過一百倍。至90年代末,MOSFET尺寸不斷縮小,讓集成電路的效能大幅提升,而從歷史的角度來看,這些技術(shù)上的突破和半導體制程的進步有著密不可分的關系。我們希望MOSFET的尺寸能越小越好。越小的MOSFET象征其通道長度減少,讓通道的等效電阻也減少,可以讓更多電流通過。雖然通道寬度也可能跟著變小而讓通道等效電阻變大,但是如果能降低單位電阻的大小,那么這個問題就可以解決。

MOSFET主要參數(shù):場效應管的參數(shù)很多,包括直流參數(shù)、交流參數(shù)和極限參數(shù),但一般使用時關注以下主要參數(shù):1、IDSS—飽和漏源電流。是指結(jié)型或耗盡型絕緣柵場效應管中,柵極電壓UGS=0時的漏源電流。2、UP—夾斷電壓。是指結(jié)型或耗盡型絕緣柵場效應管中,使漏源間剛截止時的柵極電壓。3、UT—開啟電壓。是指增強型絕緣柵場效管中,使漏源間剛導通時的柵極電壓。4、gM—跨導。是表示柵源電壓UGS—對漏極電流ID的控制能力,即漏極電流ID變化量與柵源電壓UGS變化量的比值。gM是衡量場效應管放大能力的重要參數(shù)。5、BUDS—漏源擊穿電壓。是指柵源電壓UGS一定時,場效應管正常工作所能承受的漏源電壓。這是一項極限參數(shù),加在場效應管上的工作電壓必須小于BUDS。6、PDSM—耗散功率。也是一項極限參數(shù),是指場效應管性能不變壞時所允許的漏源耗散功率。使用時,場效應管實際功耗應小于PDSM并留有一定余量。7、IDSM—漏源電流。是一項極限參數(shù),是指場效應管正常工作時,漏源間所允許通過的電流。場效應管的工作電流不應超過IDSM 。漏極電流ID和柵源間電壓UGS的關系稱為MOSFET的轉(zhuǎn)移特性。

功率MOSFET:通常一個市售的功率晶體管都包含了數(shù)千個這樣的單元。主條目:功率晶體管。功率MOSFET和MOSFET元件在結(jié)構(gòu)上就有著明顯的差異。一般集成電路里的MOSFET都是平面式(planar)的結(jié)構(gòu),晶體管內(nèi)的各端點都離芯片表面只有幾個微米的距離。而所有的功率元件都是垂直式(vertical)的結(jié)構(gòu),讓元件可以同時承受高電壓與高電流的工作環(huán)境。一個功率MOSFET能耐受的電壓是雜質(zhì)摻雜濃度與N型磊晶層(epitaxial layer)厚度的函數(shù),而能通過的電流則和元件的通道寬度有關,通道越寬則能容納越多電流。對于一個平面結(jié)構(gòu)的MOSFET而言,能承受的電流以及崩潰電壓的多寡都和其通道的長寬大小有關。對垂直結(jié)構(gòu)的MOSFET來說,元件的面積和其能容納的電流成大約成正比,磊晶層厚度則和其崩潰電壓成正比。MOSFET計算系統(tǒng)的散熱要求,可以選擇柵極電荷QG比較小的功率MOSFET。張家港高壓P管MOSFET價格

雙柵極MOSFET通常用在射頻集成電路,這種MOSFET的兩個柵極都可以控制電流大小。無錫低壓N管MOSFET設計

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(zhuǎn)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(qū)(對應于GTR的截止區(qū));飽和區(qū)(對應于GTR的放大區(qū));非飽和區(qū)(對應于GTR的飽和區(qū))。電力 MOSFET工作在開關狀態(tài),即在截止區(qū)和非飽和區(qū)之間來回轉(zhuǎn)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(tài)電阻具有正溫度系數(shù),對器件并聯(lián)時的均流有利。無錫低壓N管MOSFET設計

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