模擬電路有一段時(shí)間,MOSFET并非模擬電路設(shè)計(jì)工程師的 ,因?yàn)槟M電路設(shè)計(jì)重視的性能參數(shù),如晶體管的轉(zhuǎn)導(dǎo)(transconductance)或是電流的驅(qū)動(dòng)力上,MOSFET不如BJT來得適合模擬電路的需求。但是隨著MOSFET技術(shù)的不斷演進(jìn), 的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(dòng)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。MOSFET在數(shù)字電路上應(yīng)用的大優(yōu)勢(shì)是對(duì)直流(DC)信號(hào)而言,MOSFET的柵極端阻抗為無限大。DUAL N-CHANNELMOSFET失效分析
MOSFET有什么應(yīng)用優(yōu)勢(shì)?1、場(chǎng)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(chǎng)效應(yīng)管;而在信號(hào)電壓較低,又允許從信號(hào)源取較多電流的條件下,應(yīng)選用雙極晶體管。2、有些場(chǎng)效應(yīng)管的源極和漏極可以互換使用,柵壓也可正可負(fù),靈活性比雙極晶體管好。3、場(chǎng)效應(yīng)管是利用多數(shù)載流子導(dǎo)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(dǎo)電。因此被稱之為雙極型器件。4、場(chǎng)效應(yīng)管能在很小電流和很低電壓的條件下工作,而且它的制造工藝可以很方便地把很多場(chǎng)效應(yīng)管集成在一塊硅片上,因此場(chǎng)效應(yīng)管在大規(guī)模集成電路中得到了廣闊的應(yīng)用。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)。南通低壓P管MOSFET封裝MOSFET的兩種類型通常又稱為NMOSFET與PMOSFET。
功率MOSFET的設(shè)計(jì)過程中采取措施使其中的寄生晶體管盡量不起作用。在不同代功率MOSFET中其措施各有不同,但總的原則是使漏極下的橫向電阻RB盡量小。因?yàn)橹挥性诼ON區(qū)下的橫向電阻流過足夠電流為這個(gè)N區(qū)建立正偏的條件時(shí),寄生的雙極性晶閘管 才開始發(fā)難。然而在嚴(yán)峻的動(dòng)態(tài)條件下,因dv/dt通過相應(yīng)電容引起的橫向電流有可能足夠大。此時(shí)這個(gè)寄生的雙極性晶體管就會(huì)起動(dòng),有可能給MOSFET帶來損壞。所以考慮瞬態(tài)性能時(shí)對(duì)功率MOSFET器件內(nèi)部的各個(gè)電容(它是dv/dt的通道)都必須予以注意。瞬態(tài)情況是和線路情況密切相關(guān)的,這方面在應(yīng)用中應(yīng)給予足夠重視。對(duì)器件要有深入了解,才能有利于理解和分析相應(yīng)的問題。
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(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。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。一般集成電路里的MOSFET都是平面式(planar)的結(jié)構(gòu)。
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。 半導(dǎo)體元件的材料通常以硅(silicon)為 ,但是也有些半導(dǎo)體公司發(fā)展出使用其他半導(dǎo)體材料的制程,當(dāng)中 的例如IBM使用硅與鍺(germanium)的混合物所發(fā)展的硅鍺制程(silicon-germanium process,SiGe process)。而可惜的是很多擁有良好電性的半導(dǎo)體材料,如砷化鎵(gallium arsenide,GaAs),因?yàn)闊o法在表面長(zhǎng)出品質(zhì)夠好的氧化層,所以無法用來制造MOSFET元件。MOSFET箭頭方向永遠(yuǎn)從P端指向N端。張家港DUAL N-CHANNELMOSFET
MOSFET的特點(diǎn)有哪些?DUAL N-CHANNELMOSFET失效分析
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(gè)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(gè)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比前述的增強(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的應(yīng)用是在“常閉型”(normally-off)的開關(guān),而相對(duì)的,加強(qiáng)式MOSFET則用在“常開型”(normally-on)的開關(guān)上。DUAL N-CHANNELMOSFET失效分析
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