整合MOSFET與BJT各自優(yōu)點的制程技術:BiCMOS(Bipolar-CMOS)也越來越受歡迎。BJT元件在驅(qū)動大電流的能力上仍然比一般的CMOS優(yōu)異,在可靠度方面也有一些優(yōu)勢,例如不容易被“靜電放電”(ESD)破壞。所以很多同時需要復噪聲號處理以及強大電流驅(qū)動能力的集成電路產(chǎn)品會使用BiCMOS技術來制作。隨著半導體制造技術的進步,對于整合更多功能至單一芯片的需求也跟著大幅提升,此時用MOSFET設計模擬電路的另外一個優(yōu)點也隨之浮現(xiàn)。為了減少在印刷電路板(Printed Circuit Board,PCB)上使用的集成電路數(shù)量、減少封裝成本與縮小系統(tǒng)的體積,很多原本 的類比芯片與數(shù)位芯片被整合至同一個芯片內(nèi)。MOSFET原本在數(shù)位集成電路上就有很大的競爭優(yōu)勢,在類比集成電路上也大量采用MOSFET之后,把這兩種不同功能的電路整合起來的困難度也 的下降。另外像是某些混合信號電路(Mixed-signal circuits),如類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換器(Analog-to-Digital Converter,ADC),也得以利用MOSFET技術設計出效能更好的產(chǎn)品。MOSFET在概念上屬于“絕緣柵極場效晶體管”。蘇州高壓P管MOSFET失效分析
MOSFET的相關知識介紹:Power MOSFET全稱功率場效應晶體管。它的三個極分別是源極(S)、漏極(D)和柵極(G)。主要優(yōu)點:熱穩(wěn)定性好、安全工作區(qū)大。缺點:擊穿電壓低,工作電流小。IGBT全稱絕緣柵雙極晶體管,是MOSFET和GTR(功率晶管)相結(jié)合的產(chǎn)物。它的三個極分別是集電極(C)、發(fā)射極(E)和柵極(G)。特點:擊穿電壓可達1200V,集電極較大飽和電流已超過1500A。由IGBT作為逆變器件的變頻器的容量達250kVA以上,工作頻率可達20kHz。杭州低壓MOSFET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。
MOSFET在導通時的通道電阻低,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(信號的能量不會因為開關的電阻而損失太多)。MOSFET作為開關時,其源極與漏極的分別和其他的應用是不太相同的,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致MOSFET燒毀。MOSFET開關的應用范圍很廣,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開關的蹤影。
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(cè)的所需電荷(現(xiàn)在是降低溝道區(qū)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??s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。MOSFET特點是用柵極電壓來控制漏極電流,驅(qū)動電路簡單;
MOSFET金屬-氧化物半導體場效應晶體管,簡稱金氧半場效晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET)是一種可以普遍使用在模擬電路與數(shù)字電路的場效晶體管(field-effect transistor)。MOSFET依照其“通道”(工作載流子)的極性不同,可分為“N型”與“P型” 的兩種類型,通常又稱為NMOSFET與PMOSFET,其他簡稱上包括NMOS、PMOS等。工作原理: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。隨著MOSFET技術的不斷演進,現(xiàn)在的CMOS技術也已經(jīng)可以符合很多模擬電路的規(guī)格需求。DUAL N-CHANNELMOSFET失效分析
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。蘇州高壓P管MOSFET失效分析
功率MOSFET的驅(qū)動通常要求:觸發(fā)脈沖要具有足夠快的上升和下降速度;②開通時以低電阻力柵極電容充電,關斷時為柵極提供低 電阻放電回路,以提高功率MOSFET的開關速度;③為了使功率MOSFET可靠觸發(fā)導通,觸發(fā)脈沖電壓應高于管子的開啟電壓,為了防止誤導通,在其截止 時應提供負的柵源電壓;④功率開關管開關時所需驅(qū)動電流為柵極電容的充放電電流,功率管極間電容越大,所需電流越大,即帶負載能力越大。功率MOSFET屬于電壓型控制器件,只要柵極和源極之間施加的電壓超過其閥值電壓就會導通。由于MOSFET存在結(jié)電容,關斷時其漏源兩端電壓的突然上升將會通過結(jié)電容在柵源兩端產(chǎn)生干擾電壓。常用的互補驅(qū)動電路的關斷回路阻抗小,關斷速度較快,但它不能提供負壓,故抗干擾性較差。為了提高電路的抗干 擾性,可在此種驅(qū)動電路的基礎上增加一級有V1、V2、R組成的電路,產(chǎn)生一個負壓。蘇州高壓P管MOSFET失效分析
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