MOSFET在1960年由貝爾實驗室(Bell Lab.)的D. Kahng和 Martin Atalla 實作成功,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,且因為制造成本低廉與使用面積較小、高整合度的優(yōu)勢,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)位信號處理的場合上,也有越來越多模擬信號處理的集成電路可以用MOSFET來實現(xiàn),以下分別介紹這些應(yīng)用。MOSFET是一種可以普遍使用在模擬電路與數(shù)字電路的場效晶體管。柵極材料MOSFET批發(fā)
常見的N溝道增強(qiáng)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(dǎo)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,這里就不一一介紹了。要使增強(qiáng)型N溝道MOSFET工作,要在G、S之間加正電壓VGS及在D、S之間加正電壓VDS,則產(chǎn)生正向工作電流ID。改變VGS的電壓可控制工作電流ID。若先不接VGS(即VGS=0),在D與S極之間加一正電壓VDS,漏極D與襯底之間的PN結(jié)處于反向,因此漏源之間不能導(dǎo)電。N型MOSFET哪里買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。
MOSFET在概念上屬于“絕緣柵極場效晶體管”(Insulated-Gate Field Effect Transistor,IGFET),而IGFET的柵極絕緣層有可能是其他物質(zhì)而非MOSFET使用的氧化層。有些人在提到擁有多晶硅柵極的場效晶體管元件時比較喜歡用IGFET,但是這些IGFET多半指的是MOSFET。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 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(jìn)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。
由于MOSFET是對稱的,所以源極或漏極可以互換。因此,源極端子和基板端子在內(nèi)部連接,所以MOSFET具有三個端子,而且它們處于相同的電位,這就阻止了任何電流從襯底流向源極。在MOSFET中,我們希望電流從漏極流到源極,因此,我們必須在漏極和源極之間連接一個電池,該電壓稱為Vds,因為它介于漏極和源極之間。電池的正極增加了漏極端子處的電勢,從而增加了漏極和基板之間的耗盡區(qū),因此不會有電流從漏極流到源極,這時候MOSFET處于截止?fàn)顟B(tài),這也稱為截止區(qū)域?,F(xiàn)在,要使電流從漏極流到源極,必須在它們之間建立一個通道。為了創(chuàng)建通道,我們又在柵極和襯底之間連接了一個小電壓源。電池正端與柵極相連,該電壓稱為Vgs,因為它介于柵極和源極之間,襯底是p型半導(dǎo)體,因此,電荷載流子是空穴,但是存在一些自由電子作為少數(shù)電荷載流子。電池在基板內(nèi)部產(chǎn)生電場,由于該場襯底中的電子與電場相反地流動,即流向柵極,由于存在絕緣體,這些電子無法從基板流向柵極,因此它們聚集在襯底中的柵極附近。MOSFET中的絕緣體或電介質(zhì)不單會阻擋電子,還會增加電子上的電荷,從而吸引更多的電子。MOSFET應(yīng)該到哪里進(jìn)行購買?
MOSFET工作原理:要使增強(qiáng)型N溝道MOSFET工作,要在G、S之間加正電壓VGS及在D、S之間加正電壓VDS,則產(chǎn)生正向工作電流ID。改變VGS的電壓可控制工作電流ID。若先不接VGS(即VGS=0),在D與S極之間加一正電壓VDS,漏極D與襯底之間的PN結(jié)處于反向,因此漏源之間不能導(dǎo)電。如果在柵極G與源極S之間加一電壓VGS。此時可以將柵極與襯底看作電容器的兩個極板,而氧化物絕緣層作為電容器的介質(zhì)。當(dāng)加上VGS時,在絕緣層和柵極界面上感應(yīng)出正電荷,而在絕緣層和P型襯底界面上感應(yīng)出負(fù)電荷。這層感應(yīng)的負(fù)電荷和P型襯底中的多數(shù)載流子(空穴)的極性相反,所以稱為“反型層”,這反型層有可能將漏與源的兩N型區(qū)連接起來形成導(dǎo)電溝道。MOSFET較常見的設(shè)計是以一條直線表示通道,兩條和通道垂直的線表示源極與漏極。河南MOSFET銷售公司
垂直式功率MOSFET多半用來做開關(guān)切換之用。柵極材料MOSFET批發(fā)
各種常見的MOSFET技術(shù):雙柵極MOSFET:雙柵極(dual-gate)MOSFET通常用在射頻(Radio Frequency,RF)集成電路中,這種MOSFET的兩個柵極都可以控制電流大小。在射頻電路的應(yīng)用上,雙柵極MOSFET的第二個柵極大多數(shù)用來做增益、混頻器或是頻率轉(zhuǎn)換的控制。耗盡型MOSFET,一般而言,耗盡型(depletion mode)MOSFET比增強(qiáng)型(enhancement mode)MOSFET少見。耗盡型MOSFET在制造過程中改變摻雜到通道的雜質(zhì)濃度,使得這種MOSFET的柵極就算沒有加電壓,通道仍然存在。如果想要關(guān)閉通道,則必須在柵極施加負(fù)電壓。耗盡型MOSFET較大的應(yīng)用是在“常閉型”(normally-off)的開關(guān),而相對的,加強(qiáng)式MOSFET則用在“常開型”(normally-on)的開關(guān)上。柵極材料MOSFET批發(fā)
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