MOSFET的柵極材料有哪些？ 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?fù)诫s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：硅—二氧化硅接面經(jīng)過多年的研究，已經(jīng)證實(shí)這兩種材料之間的缺陷（defect）是相對(duì)而言比較少的。反之，金屬—絕緣體接面的缺陷多，容易在兩者之間形成很多表面能階，大為影響元件的特性。 多晶硅的融點(diǎn)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(jìn)元件效能。金屬的融點(diǎn)低，將會(huì)影響制程所能使用的溫度上限。我們所說的MOSFET，指的是什么？南通高壓MOSFET開關(guān)管
一個(gè)NMOS晶體管的立體截面圖左圖是一個(gè)N型 MOSFET（以下簡(jiǎn)稱NMOS）的截面圖。如前所述，MOSFET的 是位于 的MOS電容，而左右兩側(cè)則是它的源極與漏極。源極與漏極的特性必須同為N型（即NMOS）或是同為P型（即PMOS）。右圖NMOS的源極與漏極上標(biāo)示的“N+” 著兩個(gè)意義：⑴N 摻雜（doped）在源極與漏極區(qū)域的雜質(zhì)極性為N；⑵“+” 這個(gè)區(qū)域?yàn)楦邠诫s濃度區(qū)域（heavily doped region），也就是此區(qū)的電子濃度遠(yuǎn)高于其他區(qū)域。在源極與漏極之間被一個(gè)極性相反的區(qū)域隔開，也就是所謂的基極（或稱基體）區(qū)域。如果是NMOS，那么其基體區(qū)的摻雜就是P型。反之對(duì)PMOS而言，基體應(yīng)該是N型，而源極與漏極則為P型（而且是重（讀作zhong）摻雜的P+）?；w的摻雜濃度不需要如源極或漏極那么高，故在右圖中沒有“+”。上海高壓MOSFET價(jià)格MOSFET箭頭方向永遠(yuǎn)從P端指向N端。
MOSFET在1960年由貝爾實(shí)驗(yàn)室（Bell Lab.）的D. Kahng和 Martin Atalla 實(shí)作成功，這種元件的操作原理和1947年蕭克萊（William Shockley）等人發(fā)明的雙載流子結(jié)型晶體管（Bipolar Junction Transistor,BJT）截然不同，且因?yàn)橹圃斐杀镜土c使用面積較小、高整合度的優(yōu)勢(shì)，在大型集成電路（Large-Scale Integrated Circuits,LSI）或是超大型集成電路（Very Large-Scale Integrated Circuits,VLSI）的領(lǐng)域里，重要性遠(yuǎn)超過BJT。由于MOSFET元件的性能逐漸提升，除了傳統(tǒng)上應(yīng)用于諸如微處理器、微控制器等數(shù)位信號(hào)處理的場(chǎng)合上，也有越來越多模擬信號(hào)處理的集成電路可以用MOSFET來實(shí)現(xiàn)，以下分別介紹這些應(yīng)用。
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（majority carrier）的源極以及接受這些多數(shù)載流子的漏極。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)超過空穴。這個(gè)在P型半導(dǎo)體中，電子濃度（帶負(fù)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）。MOSFET結(jié)構(gòu)：為了改善某些參數(shù)的特性，如提高工作電流、提高工作電壓特性等有不同的結(jié)構(gòu)及工藝。
柵極氧化層隨著MOSFET尺寸變小而越來越薄，主流的半導(dǎo)體制程中，甚至已經(jīng)做出厚度 有1.2納米的柵極氧化層，大約等于5個(gè)原子疊在一起的厚度而已。在這種尺度下，所有的物理現(xiàn)象都在量子力學(xué)所規(guī)范的世界內(nèi)，例如電子的穿隧效應(yīng)（tunneling effect）。因?yàn)榇┧硇?yīng)，有些電子有機(jī)會(huì)越過氧化層所形成的位能障壁（potential barrier）而產(chǎn)生漏電流，這也是 集成電路芯片功耗的來源之一。為了解決這個(gè)問題，有一些介電常數(shù)比二氧化硅更高的物質(zhì)被用在柵極氧化層中。例如鉿（Hafnium）和鋯（Zirconium）的金屬氧化物（二氧化鉿、二氧化鋯）等高介電常數(shù)的物質(zhì)均能有效降低柵極漏電流。柵極氧化層的介電常數(shù)增加后，柵極的厚度便能增加而維持一樣的電容大小。而較厚的柵極氧化層又可以降低電子透過穿隧效應(yīng)穿過氧化層的機(jī)率，進(jìn)而降低漏電流。不過利用新材料制作的柵極氧化層也必須考慮其位能障壁的高度，因?yàn)檫@些新材料的傳導(dǎo)帶（conduction band）和價(jià)帶（valence band）和半導(dǎo)體的傳導(dǎo)帶與價(jià)帶的差距比二氧化硅小（二氧化硅的傳導(dǎo)帶和硅之間的高度差約為8ev），所以仍然有可能導(dǎo)致柵極漏電流出現(xiàn)。MOSFET作為開關(guān)時(shí)源極與漏極的分別和其他應(yīng)用是不相同的，信號(hào)從MOSFET柵極以外的任一端進(jìn)出。上海P-CHANNELMOSFET廠家
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MOSFET在導(dǎo)通時(shí)的通道電阻低，而截止時(shí)的電阻近乎無限大，所以適合作為模擬信號(hào)的開關(guān)（信號(hào)的能量不會(huì)因?yàn)殚_關(guān)的電阻而損失太多）。MOSFET作為開關(guān)時(shí)，其源極與漏極的分別和其他的應(yīng)用是不太相同的，因?yàn)樾盘?hào)可以從MOSFET柵極以外的任一端進(jìn)出。對(duì)NMOS開關(guān)而言，電壓較負(fù)的一端就是源極，PMOS則正好相反，電壓較正的一端是源極。MOSFET開關(guān)能傳輸?shù)男盘?hào)會(huì)受到其柵極—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(huì)導(dǎo)致MOSFET燒毀。南通高壓MOSFET開關(guān)管
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