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MOSFET中米勒效應分析：MOSFET中柵-漏間電容，構成輸入（GS）輸出（DS）的反饋回路，MOSFET中的米勒效應就形成了。幾乎所有的MOSFET規格書中，會給出柵極電荷的參數。柵極電荷讓設計者很容易計算出驅動電路開啟MOSFET所需要的時，Q=I*t間。例如一個器件柵極電荷Qg為20nC，如果驅動電路提供1mA充電電流的話，需要20us來開通該器件；如果想要在20ns就開啟，則需要把驅動能力提高到1A。如果利用輸入電容的話，就沒有這么方便的計算開關速度了。數字電路對MOSFET的幫助：使得MOSFET操作速度越來越快，成為各種半導體主動元件中較快的一種。西安高壓P管MOSFET廠家 場...

MOSFET相關知識：MOS（Metal Oxide Semiconductor金屬氧化物半導體），FET（Field Effect Transistor場效應晶體管），即以金屬層（M）的柵極隔著氧化層（O）利用電場的效應來控制半導體（S）的場效應晶體管。功率MOSFET的內部結構和電氣符號，它可分為 NPN型和PNP型。NPN型通常稱為N溝道型，PNP型通常稱P溝道型。對于N溝道型的場效應管其源極和漏極接在N型半導體上，同樣對于P 溝道的場效應管其源極和漏極則接在P型半導體上。我們知道一般三極管是由輸入的電流控制輸出的電流。但對于場效應管，其輸出電流是由輸入的電壓(或稱場電壓)控制，可以認為...

對這個NMOS而言，真正用來作為通道、讓載流子通過的只有MOS電容正下方半導體的表面區域。當一個正電壓施加在柵極上，帶負電的電子就會被吸引至表面，形成通道，讓N型半導體的多數載流子—電子可以從源極流向漏極。如果這個電壓被移除，或是放上一個負電壓，那么通道就無法形成，載流子也無法在源極與漏極之間流動。假設操作的對象換成PMOS，那么源極與漏極為P型、基體則是N型。在PMOS的柵極上施加負電壓，則半導體上的空穴會被吸引到表面形成通道，半導體的多數載流子—空穴則可以從源極流向漏極。假設這個負電壓被移除，或是加上正電壓，那么通道無法形成，一樣無法讓載流子在源極和漏極間流動。特別要說明的是，源極在MOS...

常見的MOSFET技術：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。在射頻電路的應用上，雙柵極MOSFET的第二個柵極大多數用來做增益、混頻器或是頻率轉換的控制。耗盡型MOSFET，一般而言，耗盡型（depletion mode）MOSFET比前述的增強型（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。如果想要關閉通道，則必須在柵極施加負電壓。耗盡型MO...

隨著MOSFET技術的不斷演進，現在的CMOS技術也已經可以符合很多模擬電路的規格需求。再加上MOSFET因為結構的關系，沒有BJT的一些致命缺點，如熱破壞（thermal runaway）。另外，MOSFET在線性區的壓控電阻特性亦可在集成電路里用來取代傳統的多晶硅電阻（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），甚至在適當的電路控制下可以表現出電感（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...

MOSFET參數：Vgs，柵源極較大驅動電壓，這也是MOSFET的一個極限參數，表示MOSFET所能承受的較大驅動電壓，一旦驅動電壓超過這個極限值，即使在極短的時間內也會對柵極氧化層產生長久性傷害。一般來說，只要驅動電壓不超過極限，就不會有問題。但是，某些特殊場合，因為寄生參數的存在，會對Vgs電壓產生不可預料的影響，需要格外注意。SOA，安全工作區，每種MOSFET都會給出其安全工作區域，不同雙極型晶體管，功率MOSFET不會表現出二次擊穿，因此安全運行區域只簡單從導致結溫達到較大允許值時的耗散功率定義。MOSFET在導通時的通道電阻低，而截止時的電阻近乎無限大，所以適合作為模擬信號的開關。...

為何要把MOSFET的尺寸縮小？基于以下幾個理由，我們希望MOSFET的尺寸能越小越好。第1，越小的MOSFET象征其通道長度減少，讓通道的等效電阻也減少，可以讓更多電流通過。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，那么這個問題就可以解決。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為上面兩個因素加總而變快。第三...

雙重MOSFET（CMOS）開關：為了改善單一MOSFET開關造成信號失真的缺點，于是使用一個PMOS加上一個NMOS的CMOS開關成為普遍的做法。CMOS開關將PMOS與NMOS的源極與漏極分別連接在一起，而基極的接法則和NMOS與PMOS的傳統接法相同。當輸入電壓在（VDD-Vthn）和（VSS+Vthp）時，PMOS與NMOS都導通，而輸入小于（VSS+Vthp）時，只有NMOS導通，輸入大于（VDD-Vthn）時只有PMOS導通。這樣做的好處是在大部分的輸入電壓下，PMOS與NMOS皆同時導通，如果任一邊的導通電阻上升，則另一邊的導通電阻就會下降，所以開關的電阻幾乎可以保持定值，減少信...

一個NMOS晶體管的立體截面圖左圖是一個N型 MOSFET（以下簡稱NMOS）的截面圖。如前所述，MOSFET的 是位于 的MOS電容，而左右兩側則是它的源極與漏極。源極與漏極的特性必須同為N型（即NMOS）或是同為P型（即PMOS）。右圖NMOS的源極與漏極上標示的“N+” 著兩個意義：⑴N 摻雜（doped）在源極與漏極區域的雜質極性為N；⑵“+” 這個區域為高摻雜濃度區域（heavily doped region），也就是此區的電子濃度遠高于其他區域。在源極與漏極之間被一個極性相反的區域隔開，也就是所謂的基極（或稱基體）區域。如果是NMOS，那么其基體區的摻雜就是P型。反之對PMOS而言...

MOSFET常常用在頻率較高的場合。開關損耗在頻率提高時愈來愈占主要位置。降低柵電荷，可有效降低開關損耗。為了降低柵電荷，從減小電容的角度很容易理解在制造上應采取的措施。為減小電容，增加絕緣層厚度（在這兒是增加氧化層厚度）當然是措施之一。減低電容板一側的所需電荷（現在是降低溝道區的攙雜濃度）也是一個相似的措施。此外，就需要縮小電容板的面積，這也就是要減小柵極面積。縮小原胞面積增加原胞密度從單個原胞來看，似乎可以縮小多晶層的寬度，但從整體來講，其總的柵極覆蓋面積實際上是增加的。從這一點來看，增加原胞密度和減小電容有一定的矛盾。MOS電容的特性有哪些？太倉低壓N管MOSFET廠家MOSFET工作原...

MOSFET的重要部位：金屬—氧化層—半導體電容，金屬—氧化層—半導體結構MOSFET在結構上以一個金屬—氧化層—半導體的電容為重要，氧化層的材料多半是二氧化硅，其下是作為基極的硅，而其上則是作為柵極的多晶硅。這樣子的結構正好等于一個電容器（capacitor），氧化層扮演電容器中介電質（dielectric material）的角色，而電容值由氧化層的厚度與二氧化硅的介電常數（dielectric constant）來決定。柵極多晶硅與基極的硅則成為MOS電容的兩個端點。采用MOSFET實現模擬電路不但可以滿足規格上的需求，還可以有效縮小芯片的面積，降低生產成本。深圳低壓N+NMOSFET失...

在絕緣層和柵極界面上感應出正電荷，而在絕緣層和P型襯底界面上感應出負電荷。這層感應的負電荷和P型襯底中的多數載流子（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型區連接起來形成導電溝道。當VGS電壓太低時，感應出來的負電荷較少，它將被P型襯底中的空穴中和，因此在這種情況時，漏源之間仍然無電流ID。當VGS增加到一定值時，其感應的負電荷把兩個分離的N區溝通形成N溝道，這個臨界電壓稱為開啟電壓（或稱閾值電壓、門限電壓），用符號VT表示（一般規定在ID=10uA時的VGS作為VT）。當VGS繼續增大，負電荷增加，導電溝道擴大，電阻降低，ID也隨之增加，并且呈較好線性關系，如圖...

單一MOSFET開關當NMOS用來做開關時，其基極接地，柵極為控制開關的端點。當柵極電壓減去源極電壓超過其導通的臨界電壓時，此開關的狀態為導通。柵極電壓繼續升高，則NMOS能通過的電流就更大。NMOS做開關時操作在線性區，因為源極與漏極的電壓在開關為導通時會趨向一致。PMOS做開關時，其基極接至電路里電位 的地方，通常是電源。柵極的電壓比源極低、超過其臨界電壓時，PMOS開關會打開。NMOS開關能容許通過的電壓上限為（Vgate-Vthn），而PMOS開關則為（Vgate+Vthp），這個值通常不是信號原本的電壓振幅，也就是說單一MOSFET開關會有讓信號振幅變小、信號失真的缺點。MOSFET...

隨半導體制造技術的進步，對于整合更多功能至單一芯片的需求也跟著大幅提升，此時用MOSFET設計模擬電路的一個優點也隨之浮現。為了減少在印刷電路板（Printed Circuit Board,PCB）上使用的集成電路數量、減少封裝成本與縮小系統的體積，很多原本單獨的類比芯片與數位芯片被整合至同一個芯片內。MOSFET原本在數位集成電路上就有很大的競爭優勢，在類比集成電路上也大量采用MOSFET之后，把這兩種不同功能的電路整合起來的困難度也明顯的下降。另外像是某些混合信號電路（Mixed-signal circuits），如類比/數位轉換器（Analog-to-Digital Converter,...

功率MOSFET的驅動通常要求：觸發脈沖要具有足夠快的上升和下降速度；②開通時以低電阻力柵極電容充電，關斷時為柵極提供低 電阻放電回路，以提高功率MOSFET的開關速度；③為了使功率MOSFET可靠觸發導通，觸發脈沖電壓應高于管子的開啟電壓，為了防止誤導通，在其截止 時應提供負的柵源電壓；④功率開關管開關時所需驅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通。由于MOSFET存在結電容，關斷時其漏源兩端電壓的突然上升將會通過結電容在柵源兩端產生干擾電壓。常用的互補驅動電路的...

內建橫向電場MOSFET的主要特性：（1）導通電阻的降低：INFINEON的內建橫向電場的MOSFET，耐壓600V和800V，與常規MOSFET器件相比，相同的管芯面積，導通電阻分別下 降到常規MOSFET的1/5， 1/10；相同的額定電流，導通電阻分別下降到1/2和約1/3。在額定結溫、額定電流條件下，導通電壓分別從12.6V，19.1V下降到 6.07V，7.5V；導通損耗下降到常規MOSFET的1/2和1/3。由于導通損耗的降低，發熱減少，器件相對較涼，故稱COOLMOS。（2）封裝的減小和熱阻的降低，相同額定電流的COOLMOS的管芯較常規MOSFET減小到1/3和1/4，使封裝減...

當芯片上的晶體管數量大幅增加后，有一個無法避免的問題也跟著發生了，那就是芯片的發熱量也大幅增加。一般的集成電路元件在高溫下操作可能會導致切換速度受到影響，或是導致可靠度與壽命的問題。在一些發熱量非常高的集成電路芯片如微處理器，需要使用外加的散熱系統來緩和這個問題。在功率晶體管（Power MOSFET）的領域里，通道電阻常常會因為溫度升高而跟著增加，這樣也使得在元件中pn-接面（pn-junction）導致的功率損耗增加。假設外置的散熱系統無法讓功率晶體管的溫度保持在夠低的水平，很有可能讓這些功率晶體管遭到熱破壞（thermal runaway）的命運。Power MOSFET全稱功率場效應晶...

常見的N溝道增強型MOSFET的基本結構圖。為了改善某些參數的特性，如提高工作電流、提高工作電壓、降低導通電阻、提高開關特性等有不同的結構及工藝，構成所謂VMOS、DMOS、TMOS等結構。雖然有不同的結構，但其工作原理是相同的，這里就不一一介紹了。要使增強型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結處于反向，因此漏源之間不能導電。MOSFET較常見的設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...

與常規MOSFET結構不同，內建橫向電場的MOSFET嵌入垂直P區將垂直導電區域的N區夾在中間，使MOSFET關斷時，垂直的P與N之間建立橫向電場，并且垂直導電區域的N摻雜濃度高于其外延區N-的摻雜濃度。 當VGS＜VTH時，由于被電場反型而產生的N型導電溝道不能形成，并且D，S間加正電壓，使MOSFET內部PN結反偏形成耗盡層，并將垂直導電的N 區耗盡。這個耗盡層具有縱向高阻斷電壓，這時器件的耐壓取決于P與N-的耐壓。因此N-的低摻雜、高電阻率是必需的。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。廈門低壓N+PMOSFET價格隨著半導體制造技術的...

功率MOSFET是電壓型驅動器件，沒有少數載流子的存貯效應，輸入阻抗高，因而開關速度可以很高，驅動功率小，電路簡單。但功率MOSFET的極間電容較大，輸入電容CISS、輸出電容COSS和反饋電容CRSS與極間電容的關系可表述為：功率MOSFET的柵極輸入端相當于一個容性網絡，它的工作速度與驅動源內阻抗有關。由于 CISS的存在，靜態時柵極驅動電流幾乎為零，但在開通和關斷動態過程中，仍需要一定的驅動電流。假定開關管飽和導通需要的柵極電壓值為VGS，開關管的開通時間TON包括開通延遲時間TD和上升時間TR兩部分。開關管關斷過程中，CISS通過ROFF放電，COSS由RL充電，COSS較大，VDS（...

當VGS繼續增大，負電荷增加，導電溝道擴大，電阻降低，ID也隨之增加，并且呈較好線性關系，如圖3所示。此曲線稱為轉換特性。因此在一定范圍內可以認為，改變VGS來控制漏源之間的電阻，達到控制ID的作用。由于這種結構在VGS=0時，ID=0，稱這種MOSFET為增強型。另一類MOSFET，在VGS=0時也有一定的ID（稱為IDSS），這種MOSFET稱為耗盡型。它的結構如圖4所示，它的轉移特性如圖5所示。VP為夾斷電壓（ID=0）。耗盡型與增強型主要區別是在制造SiO2絕緣層中有大量的正離子，使在P型襯底的界面上感應出較多的負電荷，即在兩個N型區中間的P型硅內形成一N型硅薄層而形成一導電溝道，所以...

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，通常又稱為NMOSFET與PMOSFET，其他簡稱上包括NMOS、PMOS等。平面N溝道增強型NMOSFET的剖面圖。它用一塊P型硅半導體材料作襯底，在其面上擴散了兩個N型區，再在上面覆蓋一層二氧化硅(SiO2）絕緣層， 在N區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做成三個電極：G(柵極）、S（源極）及D（漏極）金屬-氧化物半導體場效應晶體管，簡稱金氧半場效晶體管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET...

MOSFET在數字電路上應用的另外一大優勢是對直流（DC）信號而言，MOSFET的柵極端阻抗為無限大（等效于開路），也就是理論上不會有電流從MOSFET的柵極端流向電路里的接地點，而是完全由電壓控制柵極的形式。這讓MOSFET和他們 主要的競爭對手BJT相較之下更為省電，而且也更易于驅動。在CMOS邏輯電路里，除了負責驅動芯片外負載（off-chip load）的驅動器（driver）外，每一級的邏輯門都只要面對同樣是MOSFET的柵極，如此一來較不需考慮邏輯門本身的驅動力。相較之下，BJT的邏輯電路（例如 常見的TTL）就沒有這些優勢。MOSFET的柵極輸入電阻無限大對于電路設計工程師而言亦...

要使增強型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，則產生正向工作電流ID。改變VGS的電壓可控制工作電流ID。如圖2所示。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結處于反向，因此漏源之間不能導電。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。當加上VGS時，在絕緣層和柵極界面上感應出正電荷，而在絕緣層和P型襯底界面上感應出負電荷。這層感應的負電荷和P型襯底中的多數載流子（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...

單一MOSFET開關當NMOS用來做開關時，其基極接地，柵極為控制開關的端點。當柵極電壓減去源極電壓超過其導通的臨界電壓時，此開關的狀態為導通。柵極電壓繼續升高，則NMOS能通過的電流就更大。NMOS做開關時操作在線性區，因為源極與漏極的電壓在開關為導通時會趨向一致。PMOS做開關時，其基極接至電路里電位 的地方，通常是電源。柵極的電壓比源極低、超過其臨界電壓時，PMOS開關會打開。NMOS開關能容許通過的電壓上限為（Vgate-Vthn），而PMOS開關則為（Vgate+Vthp），這個值通常不是信號原本的電壓振幅，也就是說單一MOSFET開關會有讓信號振幅變小、信號失真的缺點。理論上MOS...

從名字表面的角度來看MOSFET的命名，事實上會讓人得到錯誤的印象。因為MOSFET里 “metal”的 個字母M在當下大部分同類的元件里是不存在的。早期MOSFET的柵極（gate electrode）使用金屬作為其材料，但隨著半導體技術的進步，隨后MOSFET柵極使用多晶硅取代了金屬。在處理器中，多晶硅柵已經不是主流技術，從英特爾采用45納米線寬的P1266處理器開始，柵極開始重新使用金屬。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而非MOSFET使用的...

當VGS繼續增大，負電荷增加，導電溝道擴大，電阻降低，ID也隨之增加，并且呈較好線性關系，如圖3所示。此曲線稱為轉換特性。因此在一定范圍內可以認為，改變VGS來控制漏源之間的電阻，達到控制ID的作用。由于這種結構在VGS=0時，ID=0，稱這種MOSFET為增強型。另一類MOSFET，在VGS=0時也有一定的ID（稱為IDSS），這種MOSFET稱為耗盡型。它的結構如圖4所示，它的轉移特性如圖5所示。VP為夾斷電壓（ID=0）。耗盡型與增強型主要區別是在制造SiO2絕緣層中有大量的正離子，使在P型襯底的界面上感應出較多的負電荷，即在兩個N型區中間的P型硅內形成一N型硅薄層而形成一導電溝道，所以...

MOSFET的尺寸縮小后出現的困難把MOSFET的尺寸縮小到一微米以下對于半導體制程而言是個挑戰，不過新挑戰多半來自尺寸越來越小的MOSFET元件所帶來過去不曾出現的物理效應。次臨限傳導由于MOSFET柵極氧化層的厚度也不斷減少，所以柵極電壓的上限也隨之變少，以免過大的電壓造成柵極氧化層崩潰（breakdown）。為了維持同樣的性能，MOSFET的臨界電壓也必須降低，但是這也造成了MOSFET越來越難以完全關閉。也就是說，足以造成MOSFET通道區發生弱反轉的柵極電壓會比從前更低，于是所謂的次臨限電流（subthreshold current）造成的問題會比過去更嚴重，特別是 的集成電路芯片所...

MOSFET的 ：金屬—氧化層—半導體電容金屬—氧化層—半導體結構MOSFET在結構上以一個金屬—氧化層—半導體的電容為 （如前所述， 的MOSFET多半以多晶硅取代金屬作為其柵極材料），氧化層的材料多半是二氧化硅，其下是作為基極的硅，而其上則是作為柵極的多晶硅。這樣子的結構正好等于一個電容器（capacitor），氧化層扮演電容器中介電質（dielectric material）的角色，而電容值由氧化層的厚度與二氧化硅的介電常數（dielectric constant）來決定。柵極多晶硅與基極的硅則成為MOS電容的兩個端點。MOSFET電壓和電流的選擇，額定電壓越大，器件的成本就越高。上海D...

內建橫向電場MOSFET的主要特性：（1）導通電阻的降低：INFINEON的內建橫向電場的MOSFET，耐壓600V和800V，與常規MOSFET器件相比，相同的管芯面積，導通電阻分別下 降到常規MOSFET的1/5， 1/10；相同的額定電流，導通電阻分別下降到1/2和約1/3。在額定結溫、額定電流條件下，導通電壓分別從12.6V，19.1V下降到 6.07V，7.5V；導通損耗下降到常規MOSFET的1/2和1/3。由于導通損耗的降低，發熱減少，器件相對較涼，故稱COOLMOS。（2）封裝的減小和熱阻的降低，相同額定電流的COOLMOS的管芯較常規MOSFET減小到1/3和1/4，使封裝減...