太倉(cāng)MOSFET設(shè)計(jì)

來源: 發(fā)布時(shí)間:2022-04-13

不過反過來說,也有些電路設(shè)計(jì)會(huì)因?yàn)镸OSFET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(dá)成目的的設(shè)計(jì)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(shí),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(gè)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(huì)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(gè)問題。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。太倉(cāng)MOSFET設(shè)計(jì)

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(zhǎng)度約在幾個(gè)微米(micrometer)的等級(jí)。但是到了 的集成電路制程,這個(gè)參數(shù)已經(jīng)縮小了幾十倍甚至超過一百倍。2006年初,Intel開始以65納米(nanometer)的技術(shù)來制造新一代的微處理器,實(shí)際的元件通道長(zhǎng)度可能比這個(gè)數(shù)字還小一些。至90年代末,MOSFET尺寸不斷縮小,讓集成電路的效能 提升,而從歷史的角度來看,這些技術(shù)上的突破和半導(dǎo)體制程的進(jìn)步有著密不可分的關(guān)系。蘇州高壓P管MOSFET技術(shù)參數(shù)MOSFET的尺寸變小意味著柵極面積減少,如此可以降低等效的柵極電容。

MOSFET工作原理:要使增強(qiáng)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。如果在柵極G與源極S之間加一電壓VGS。此時(shí)可以將柵極與襯底看作電容器的兩個(gè)極板,而氧化物絕緣層作為電容器的介質(zhì)。當(dāng)加上VGS時(shí),在絕緣層和柵極界面上感應(yīng)出正電荷,而在絕緣層和P型襯底界面上感應(yīng)出負(fù)電荷。這層感應(yīng)的負(fù)電荷和P型襯底中的多數(shù)載流子(空穴)的極性相反,所以稱為“反型層”,這反型層有可能將漏與源的兩N型區(qū)連接起來形成導(dǎo)電溝道。

MOSFET管是FET的一種(另一種是JFET),可以被制造成增強(qiáng)型或耗盡型,P溝道或N溝道共4種類型,但實(shí)際應(yīng)用的只有增強(qiáng)型的N溝道MOS管型號(hào)和增強(qiáng)型的P溝道MOS管型號(hào),所以通常提到NMOS,或者PMOS指的就是這兩種。至于為什么不使用耗盡型的MOS管,不建議刨根問底。對(duì)于這兩種增強(qiáng)型MOS管,比較常用的是NMOS。原因是導(dǎo)通電阻小,且容易制造。所以開關(guān)電源和馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用中,一般都用NMOS。MOS管導(dǎo)通特性:導(dǎo)通的意思是作為開關(guān),相當(dāng)于開關(guān)閉合。NMOS的特性,Vgs大于一定的值就會(huì)導(dǎo)通,適合用于源極接地時(shí)的情況(低端驅(qū)動(dòng)),只要柵極電壓達(dá)到4V或10V就可以了。PMOS的特性,Vgs小于一定的值就會(huì)導(dǎo)通,適合用于源極接VCC時(shí)的情況(高級(jí)驅(qū)動(dòng))。但是,雖然PMOS可以很方便地用作高級(jí)驅(qū)動(dòng),但由于導(dǎo)通電阻大,價(jià)格貴,替換種類少等原因,在高級(jí)驅(qū)動(dòng)中,通常還是使用NMOS。MOSFET另外又分為NMOSFET和PMOSFET兩種類型。

MOSFET的結(jié)構(gòu):用一塊P型硅半導(dǎo)體材料作襯底,在其面上擴(kuò)散了兩個(gè)N型區(qū),再在上面覆蓋一層二氧化硅(SiO2)絕緣層,在N區(qū)上方用腐蝕的方法做成兩個(gè)孔,用金屬化的方法分別在絕緣層上及兩個(gè)孔內(nèi)做成三個(gè)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(gè)PN結(jié)。一般情況下,襯底與源極在內(nèi)部連接在一起,這樣,相當(dāng)于D與S之間有一個(gè)PN結(jié)。常見的N溝道增強(qiáng)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。箭頭從通道指向基極端的為P型的MOSFET,或簡(jiǎn)稱PMOS;深圳高壓P管MOSFET封裝

MOSFET主要參數(shù):飽和漏源電流、夾斷電壓、開啟電壓。太倉(cāng)MOSFET設(shè)計(jì)

與常規(guī)MOSFET結(jié)構(gòu)不同,內(nèi)建橫向電場(chǎng)的MOSFET嵌入垂直P區(qū)將垂直導(dǎo)電區(qū)域的N區(qū)夾在中間,使MOSFET關(guān)斷時(shí),垂直的P與N之間建立橫向電場(chǎng),并且垂直導(dǎo)電區(qū)域的N摻雜濃度高于其外延區(qū)N-的摻雜濃度。 當(dāng)VGS<VTH時(shí),由于被電場(chǎng)反型而產(chǎn)生的N型導(dǎo)電溝道不能形成,并且D,S間加正電壓,使MOSFET內(nèi)部PN結(jié)反偏形成耗盡層,并將垂直導(dǎo)電的N 區(qū)耗盡。這個(gè)耗盡層具有縱向高阻斷電壓,這時(shí)器件的耐壓取決于P與N-的耐壓。因此N-的低摻雜、高電阻率是必需的。太倉(cāng)MOSFET設(shè)計(jì)

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