MOSFET溝道的選擇,為設(shè)計選擇正確器件的第1步是決定采用N溝道還是P溝道 MOSFET.在典型的功率應(yīng)用中,當一個MOSFET接地,而負載連接到干線電壓上時,該MOSFET就構(gòu)成了低壓側(cè)開關(guān)。在低壓側(cè)開關(guān)中,應(yīng)采用N溝 道MOSFET,這是出于對關(guān)閉或?qū)ㄆ骷桦妷旱目紤]。當MOSFET連接到總線及負載接地時,就要用高壓側(cè)開關(guān)。通常會在這個拓撲中采用P溝道 MOSFET,這也是出于對電壓驅(qū)動的考慮。電壓和電流的選擇,額定電壓越大,器件的成本就越高。根據(jù)實踐經(jīng)驗,額定電壓應(yīng)當大于干線電壓或 總線電壓。這樣才能提供足夠的保護,使MOSFET不會失效。就選擇MOSFET而言,必須確定漏極至源極間可能承受的較大電壓,即較大VDS.設(shè)計工程 師需要考慮的其他安全因素包括由開關(guān)電子設(shè)備(如電機或變壓器)誘發(fā)的電壓瞬變。不同應(yīng)用的額定電壓也有所不同;通常,便攜式設(shè)備為20V、FPGA電源 為20~30V、85~220VAC應(yīng)用為450~600V。為何要把MOSFET的尺寸縮?。康蛪篘+NMOSFET開關(guān)管
MOSFET的型號命名:場效應(yīng)管通常有下列兩種命名方法。第1種命名方法是使用“中國半導體器件型號命名法”的第3、第4和第5部分來命名,其中的第3部分用字母CS表示場效應(yīng)管,第4部分用阿拉伯數(shù)字表示器件序號,第5部分用漢語拼音字母表示規(guī)格號。例如CS2B、CS14A、CS45G等。第二種命名方法與雙極型三極管相同,第1位用數(shù)字表示電極數(shù);第二位用字母表示極性(其中D是N溝道,C是P溝道);第三位用字母表示類型(其中J表示結(jié)型場效應(yīng)管,O表示絕緣柵場效應(yīng)管)。例如,3DJ6D是N溝道結(jié)型場效應(yīng)三極管,3D06C是N溝道絕緣柵型場效應(yīng)三極管。無錫低壓N+NMOSFET開關(guān)管在集成電路中的MOSFET通常因為使用同一個基極(common bulk),所以不標示出基極的極性。
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。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。考慮一個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)。
MOSFET里的氧化層位于其通道上方,依照其操作電壓的不同,這層氧化物的厚度單有數(shù)十至數(shù)百埃(Å)不等,通常材料是二氧化硅(silicon dioxide,SiO2),不過有些新的進階制程已經(jīng)可以使用如氮氧化硅(silicon oxynitride,SiON)做為氧化層之用。當一個夠大的電位差施于MOSFET的柵極與源極(source)之間時,電場會在氧化層下方的半導體表面形成感應(yīng)電荷,而這時所謂的“反型層”(inversion channel)就會形成。通道的極性與其漏極(drain)與源極相同,假設(shè)漏極和源極是N型,那么通道也會是N型。通道形成后,MOSFET即可讓電流通過,而依據(jù)施于柵極的電壓值不同,可由MOSFET的通道流過的電流大小亦會受其控制而改變。MOSFET里的氧化層位于其通道上方。
MOSFET應(yīng)用優(yōu)勢:場效應(yīng)晶體管是電壓控制元件,而雙極結(jié)型晶體管是電流控制元件。在只允許從取較少電流的情況下,應(yīng)選用場效應(yīng)管;而在信號電壓較低,又允許從信號源取較多電流的條件下,應(yīng)選用雙極晶體管。有些場效應(yīng)管的源極和漏極可以互換使用,柵壓也可正可負,靈活性比雙極晶體管好。場效應(yīng)管是利用多數(shù)載流子導電,所以稱之為單極型器件,而雙極結(jié)型晶體管是即有多數(shù)載流子,也利用少數(shù)載流子導電。因此被稱之為雙極型器件。MOSFET特點是用柵極電壓來控制漏極電流,驅(qū)動電路簡單;杭州高壓MOSFET封裝
降低高壓MOSFET導通電阻的原因:不同耐壓的MOSFET,其導通電阻中各部分電阻比例分布也不同。低壓N+NMOSFET開關(guān)管
MOSFET的結(jié)構(gòu):用一塊P型硅半導體材料作襯底,在其面上擴散了兩個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孔,用金屬化的方法分別在絕緣層上及兩個孔內(nèi)做成三個電極: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,相當于D與S之間有一個PN結(jié)。常見的N溝道增強型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。低壓N+NMOSFET開關(guān)管
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