無錫P-CHANNELMOSFET設(shè)計(jì)

來源: 發(fā)布時(shí)間:2022-04-27

MOSFET的應(yīng)用廣,隨著MOSFET技術(shù)的不斷演進(jìn),CMOS技術(shù)也已經(jīng)可以符合很多模擬電路的規(guī)格需求。再加上MOSFET因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的關(guān)系,沒有BJT的一些致命缺點(diǎn),如熱破壞(thermal runaway)。另外,MOSFET在線性區(qū)的壓控電阻特性亦可在集成電路里用來取代傳統(tǒng)的多晶硅電阻(poly resistor),或是MOS電容本身可以用來取代常用的多晶硅—絕緣體—多晶硅電容(PIP capacitor),甚至在適當(dāng)?shù)碾娐房刂葡驴梢员憩F(xiàn)出電感(inductor)的特性,這些好處都是BJT很難提供的。也就是說,MOSFET除了扮演原本晶體管的角色外,也可以用來作為模擬電路中大量使用的被動元件(passive device)。這樣的優(yōu)點(diǎn)讓采用MOSFET實(shí)現(xiàn)模擬電路不但可以滿足規(guī)格上的需求,還可以有效縮小芯片的面積,降低生產(chǎn)成本。早期MOSFET的柵極(gate electrode)使用金屬作為其材料。無錫P-CHANNELMOSFET設(shè)計(jì)

為什么MOSFET的尺寸能越小越好?MOSFET的尺寸變小意味柵極面積減少,如此可以降低等效的柵極電容。此外,越小的柵極通常會有更薄的柵極氧化層,這可以讓前面提到的通道單位電阻值降低。不過這樣的改變同時(shí)會讓柵極電容反而變得較大,但是和減少的通道電阻相比,獲得的好處仍然多過壞處,而MOSFET在尺寸縮小后的切換速度也會因?yàn)樯厦鎯蓚€(gè)因素加總而變快。MOSFET的面積越小,制造芯片的成本就可以降低,在同樣的封裝里可以裝下更高密度的芯片。一片集成電路制程使用的晶圓尺寸是固定的,所以如果芯片面積越小,同樣大小的晶圓就可以產(chǎn)出更多的芯片,于是成本就變得更低了。蘇州DUAL P-CHANNELMOSFET廠家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,信號從MOSFET柵極以外的任一端進(jìn)出。

MOSFET的相關(guān)知識介紹:Power MOSFET全稱功率場效應(yīng)晶體管。它的三個(gè)極分別是源極(S)、漏極(D)和柵極(G)。主要優(yōu)點(diǎn):熱穩(wěn)定性好、安全工作區(qū)大。缺點(diǎn):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(gè)極分別是集電極(C)、發(fā)射極(E)和柵極(G)。特點(diǎn):擊穿電壓可達(dá)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(dá)250kVA以上,工作頻率可達(dá)20kHz。

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(shí)以低電阻力柵極電容充電,關(guān)斷時(shí)為柵極提供低 電阻放電回路,以提高功率MOSFET的開關(guān)速度;③為了使功率MOSFET可靠觸發(fā)導(dǎo)通,觸發(fā)脈沖電壓應(yīng)高于管子的開啟電壓,為了防止誤導(dǎo)通,在其截止 時(shí)應(yīng)提供負(fù)的柵源電壓;④功率開關(guān)管開關(guān)時(shí)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(fù)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(dǎo)通。由于MOSFET存在結(jié)電容,關(guān)斷時(shí)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(bǔ)驅(qū)動電路的關(guān)斷回路阻抗小,關(guān)斷速度較快,但它不能提供負(fù)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(chǔ)上增加一級有V1、V2、R組成的電路,產(chǎn)生一個(gè)負(fù)壓。越小的MOSFET象征其通道長度減少。

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),空穴的濃度會減少,電子的濃度會增加。當(dāng)VGB夠強(qiáng)時(shí),接近柵極端的電子濃度會超過空穴。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一般適用于功率不超過10kW的電力電子裝置。南通P-CHANNELMOSFET廠家

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。無錫P-CHANNELMOSFET設(shè)計(jì)

降低高壓MOSFET導(dǎo)通電阻的原因:不同耐壓的MOSFET,其導(dǎo)通電阻中各部分電阻比例分布也不同。如耐壓30V的MOSFET,其外延層電阻至少為 總導(dǎo)通電阻的29%,耐壓600V的MOSFET的外延層電阻則是總導(dǎo)通電阻的96.5%。由此可以推斷耐壓800V的MOSFET的導(dǎo)通電阻將幾乎被外 延層電阻占據(jù)。欲獲得高阻斷電壓,就必須采用高電阻率的外延層,并增厚。這就是常規(guī)高壓MOSFET結(jié)構(gòu)所導(dǎo)致的高導(dǎo)通電阻的根本原因。增加管芯面積雖能降低導(dǎo)通電阻,但成本的提高所付出的代價(jià)是商業(yè)品所不允許的。引入少數(shù)載流子導(dǎo)電雖能降低導(dǎo)通壓降,但付出的代價(jià)是開關(guān)速度的降低并出現(xiàn)拖尾電流,開關(guān)損耗增加,失去了MOSFET的高速的優(yōu)點(diǎn)。無錫P-CHANNELMOSFET設(shè)計(jì)

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