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(guò)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(guò)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。MOSFET尺寸不斷縮小,可以讓集成電路的效能大幅提升。南通P-CHANNELMOSFET開(kāi)關(guān)管
常見(jiàn)的MOSFET設(shè)計(jì)是以一條直線 通道,兩條和通道垂直的線 源極與漏極,左方和通道平行而且較短的線 柵極,如下圖所示。有時(shí)也會(huì)將 通道的直線以破折線代替,以區(qū)分增強(qiáng)型MOSFET(enhancement mode MOSFET)或是耗盡型MOSFET(depletion mode MOSFET)另外又分為NMOSFET和PMOSFET兩種類(lèi)型,電路符號(hào)如圖所示(箭頭的方向不同)。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(Bulk或是Body)。MOSFET電路符號(hào)中,從通道往右延伸的箭號(hào)方向則可表示此元件為N型或是P型的MOSFET。箭頭方向永遠(yuǎn)從P端指向N端,所以箭頭從通道指向基極端的為P型的MOSFET,或簡(jiǎn)稱PMOS( 此元件的通道為P型);反之若箭頭從基極指向通道,則 基極為P型,而通道為N型,此元件為N型的MOSFET,簡(jiǎn)稱NMOS。在一般分布式MOSFET元件(discrete device)中,通常把基極和源極接在一起,故分布式MOSFET通常為三端元件。而在集成電路中的MOSFET通常因?yàn)槭褂猛粋€(gè)基極(common bulk),所以不標(biāo)示出基極的極性,而在PMOS的柵極端多加一個(gè)圓圈以示區(qū)別(這是國(guó)外符號(hào),國(guó)標(biāo)符號(hào)見(jiàn)圖)。深圳高壓MOSFET在集成電路中的MOSFET通常因?yàn)槭褂猛粋€(gè)基極(common bulk),所以不標(biāo)示出基極的極性。
DC/DC開(kāi)關(guān)控制器的MOSFET選擇是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。只考慮MOSFET的額定電壓和電流并不足以選擇到合適的MOSFET。要想讓MOSFET維持在規(guī)定范圍以內(nèi),必須在低柵極電荷和低導(dǎo)通電阻之間取得平衡。在多負(fù)載電源系統(tǒng)中,這種情況會(huì)變得更加復(fù)雜。選擇FET時(shí)需要考慮的因素包括額定電壓、環(huán)境溫度、開(kāi)關(guān)頻率、控制器驅(qū)動(dòng)能力和散熱組件面積。關(guān)鍵問(wèn)題是,如果功耗過(guò)高且散熱不足,則FET可能會(huì)過(guò)熱起火。我們可以利用封裝/散熱組件ThetaJA或者熱敏電阻、FET功耗和環(huán)境溫度估算某個(gè)FET的結(jié)溫。
MOSFET從截止?fàn)顟B(tài)到完全導(dǎo)通狀態(tài),驅(qū)動(dòng)電路所需提供的電荷,是一個(gè)用于評(píng)估MOSFET的驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)能力的主要參數(shù)。 Id,漏極電流,漏極電流通常有幾種不同的描述方式。根據(jù)工作電流的形式有,連續(xù)漏級(jí)電流及一定脈寬的脈沖漏極電流(Pulsed drain current)。這個(gè)參數(shù)同樣是MOSFET的一個(gè)極限參數(shù),但此較大電流值并不表示在運(yùn)行過(guò)程中漏極電流能夠達(dá)到這個(gè)值。它表示當(dāng)殼溫在某一值時(shí),如果MOSFET工作電流為上述較大漏極電流,則結(jié)溫會(huì)達(dá)到較大值。所以這個(gè)參數(shù)還跟器件封裝,環(huán)境溫度有關(guān)。Vgs,柵源極較大驅(qū)動(dòng)電壓,這是MOSFET的一個(gè)極限參數(shù)。
為何要把MOSFET的尺寸縮小基于以下幾個(gè)理由,我們希望MOSFET的尺寸能越小越好。 ,越小的MOSFET象征其通道長(zhǎng)度減少,讓通道的等效電阻也減少,可以讓更多電流通過(guò)。雖然通道寬度也可能跟著變小而讓通道等效電阻變大,但是如果能降低單位電阻的大小,那么這個(gè)問(wèn)題就可以解決。其次,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。此外,越小的柵極通常會(huì)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(guò)這樣的改變同時(shí)會(huì)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(guò)壞處,而MOSFET在尺寸縮小后的切換速度也會(huì)因?yàn)樯厦鎯蓚€(gè)因素加總而變快。第三個(gè)理由是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。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。南通P-CHANNELMOSFET開(kāi)關(guān)管
MOSFET本身的操作速度越來(lái)越快,幾乎成為各種半導(dǎo)體主動(dòng)元件中極快的一種。南通P-CHANNELMOSFET開(kāi)關(guān)管
中國(guó)命名法有兩種命名方法。場(chǎng)效應(yīng)管通常有下列兩種命名方法。第一種命名方法是使用“中國(guó)半導(dǎo)體器件型號(hào)命名法”的第3、第4和第5部分來(lái)命名,其中的第3部分用字母CS表示場(chǎng)效應(yīng)管,第4部分用阿拉伯?dāng)?shù)字表示器件序號(hào),第5部分用漢語(yǔ)拼音字母表示規(guī)格號(hào)。例如CS2B、CS14A、CS45G等。第二種命名方法與雙極型三極管相同, 位用數(shù)字 電極數(shù);第二位用字母 極性(其中D是N溝道,C是P溝道);第三位用字母 類(lèi)型(其中J 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管,O 絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管)。例如,3DJ6D是N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)三極管,3D06C是N溝道絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)三極管。南通P-CHANNELMOSFET開(kāi)關(guān)管
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