上海光宇睿芯微電子有限公司座落于上海浦東張江高科技園區(qū)內(nèi)對(duì)這個(gè)NMOS而言,真正用來(lái)作為通道、讓載流子通過(guò)的只有MOS電容正下方半導(dǎo)體的表面區(qū)域。當(dāng)一個(gè)正電壓施加在柵極上,帶負(fù)電的電子就會(huì)被吸引至表面,形成通道,讓N型半導(dǎo)體的多數(shù)載流子—電子可以從源極流向漏極。如果這個(gè)電壓被移除,或是放上一個(gè)負(fù)電壓,那么通道就無(wú)法形成,載流子也無(wú)法在源極與漏極之間流動(dòng)。假設(shè)操作的對(duì)象換成PMOS,那么源極與漏極為P型、基體則是N型。在PMOS的柵極上施加負(fù)電壓,則半導(dǎo)體上的空穴會(huì)被吸引到表面形成通道,半導(dǎo)體的多數(shù)載流子—空穴則可以從源極流向漏極。假設(shè)這個(gè)負(fù)電壓被移除,或是加上正電壓,那么通道無(wú)法形成,一樣無(wú)法讓載流子在源極和漏極間流動(dòng)。MOSFET是一種可以普遍使用在模擬電路與數(shù)字電路的場(chǎng)效晶體管。杭州P-CHANNELMOSFET設(shè)計(jì)
MOSFET的重點(diǎn)參數(shù):金屬—氧化層—半導(dǎo)體電容。金屬—氧化層—半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)MOSFET在結(jié)構(gòu)上以一個(gè)金屬—氧化層—半導(dǎo)體的電容為重點(diǎn),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(gè)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(lái)決定。柵極多晶硅與基極的硅則成為MOS電容的兩個(gè)端點(diǎn)。當(dāng)一個(gè)電壓施加在MOS電容的兩端時(shí),半導(dǎo)體的電荷分布也會(huì)跟著改變??紤]一個(gè)P型的半導(dǎo)體(空穴濃度為NA)形成的MOS電容,當(dāng)一個(gè)正的電壓VGB施加在柵極與基極端時(shí),空穴的濃度會(huì)減少,電子的濃度會(huì)增加。當(dāng)VGB夠強(qiáng)時(shí),接近柵極端的電子濃度會(huì)超過(guò)空穴。這個(gè)在P型半導(dǎo)體中,電子濃度(帶負(fù)電荷)超過(guò)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(gè)完整的MOSFET結(jié)構(gòu)還需要一個(gè)提供多數(shù)載流子的源極以及接受這些多數(shù)載流子的漏極。廈門DUAL P-CHANNELMOSFET型號(hào)MOSFET的兩種類型通常又稱為NMOSFET與PMOSFET。
功率MOSFET是電壓型驅(qū)動(dòng)器件,沒有少數(shù)載流子的存貯效應(yīng),輸入阻抗高,因而開關(guān)速度可以很高,驅(qū)動(dòng)功率小,電路簡(jiǎn)單。但功率MOSFET的極間電容較大,輸入電容CISS、輸出電容COSS和反饋電容CRSS與極間電容的關(guān)系可表述為:功率MOSFET的柵極輸入端相當(dāng)于一個(gè)容性網(wǎng)絡(luò),它的工作速度與驅(qū)動(dòng)源內(nèi)阻抗有關(guān)。由于 CISS的存在,靜態(tài)時(shí)柵極驅(qū)動(dòng)電流幾乎為零,但在開通和關(guān)斷動(dòng)態(tài)過(guò)程中,仍需要一定的驅(qū)動(dòng)電流。假定開關(guān)管飽和導(dǎo)通需要的柵極電壓值為VGS,開關(guān)管的開通時(shí)間TON包括開通延遲時(shí)間TD和上升時(shí)間TR兩部分。開關(guān)管關(guān)斷過(guò)程中,CISS通過(guò)ROFF放電,COSS由RL充電,COSS較大,VDS(T)上升較慢,隨著VDS(T)上升較慢,隨著VDS(T)的升高COSS迅速減小至接近于零時(shí),VDS(T)再迅速上升。
隨半導(dǎo)體制造技術(shù)的進(jìn)步,對(duì)于整合更多功能至單一芯片的需求也跟著大幅提升,此時(shí)用MOSFET設(shè)計(jì)模擬電路的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)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,很多原本單獨(dú)的類比芯片與數(shù)位芯片被整合至同一個(gè)芯片內(nèi)。MOSFET原本在數(shù)位集成電路上就有很大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),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(lái)的困難度也明顯的下降。另外像是某些混合信號(hào)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(shù)設(shè)計(jì)出效能更好的產(chǎn)品。MOSFET在數(shù)字信號(hào)處理上主要的成功來(lái)自CMOS邏輯電路的發(fā)明。
功率晶體管單元的截面圖。通常一個(gè)市售的功率晶體管都包含了數(shù)千個(gè)這樣的單元。主條目:功率晶體管功率MOSFET和前述的MOSFET元件在結(jié)構(gòu)上就有著 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(diǎn)都離芯片表面只有幾個(gè)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(shí)承受高電壓與高電流的工作環(huán)境。一個(gè)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(guò)的電流則和元件的通道寬度有關(guān),通道越寬則能容納越多電流。對(duì)于一個(gè)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(zhǎng)寬大小有關(guān)。對(duì)垂直結(jié)構(gòu)的MOSFET來(lái)說(shuō),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。功率MOSFET的工作原理截止:漏源極間加正電源,柵源極間電壓為零。P基區(qū)與N漂移區(qū)之間形成的PN結(jié)J1反偏,漏源極之間無(wú)電流流過(guò)。MOSFET的柵極材料有哪些?低壓P管MOSFET型號(hào)
垂直式功率MOSFET多半用來(lái)做開關(guān)切換之用。杭州P-CHANNELMOSFET設(shè)計(jì)
MOSFET在數(shù)字電路上應(yīng)用的一大優(yōu)勢(shì)是對(duì)直流(DC)信號(hào)而言,MOSFET的柵極端阻抗為無(wú)限大(等效于開路),也就是理論上不會(huì)有電流從MOSFET的柵極端流向電路里的接地點(diǎn),而是完全由電壓控制柵極的形式。這讓MOSFET更為省電,而且也更易于驅(qū)動(dòng)。在CMOS邏輯電路里,除了負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)芯片外負(fù)載(off-chip load)的驅(qū)動(dòng)器(driver)外,每一級(jí)的邏輯門都只要面對(duì)同樣是MOSFET的柵極,如此一來(lái)較不需考慮邏輯門本身的驅(qū)動(dòng)力。MOSFET的柵極輸入電阻無(wú)限大對(duì)于電路設(shè)計(jì)工程師而言亦有其他優(yōu)點(diǎn),例如較不需考慮邏輯門輸出端的負(fù)載效應(yīng)(loading effect)。杭州P-CHANNELMOSFET設(shè)計(jì)
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