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熱穩(wěn)定性優(yōu)于GTR。蘇州低壓P管MOSFET失效分析
一個(gè)NMOS晶體管的立體截面圖左圖是一個(gè)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(cè)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(biāo)示的“N+” 著兩個(gè)意義:⑴N 摻雜(doped)在源極與漏極區(qū)域的雜質(zhì)極性為N;⑵“+” 這個(gè)區(qū)域?yàn)楦邠诫s濃度區(qū)域(heavily doped region),也就是此區(qū)的電子濃度遠(yuǎn)高于其他區(qū)域。在源極與漏極之間被一個(gè)極性相反的區(qū)域隔開,也就是所謂的基極(或稱基體)區(qū)域。如果是NMOS,那么其基體區(qū)的摻雜就是P型。反之對(duì)PMOS而言,基體應(yīng)該是N型,而源極與漏極則為P型(而且是重(讀作zhong)摻雜的P+)。基體的摻雜濃度不需要如源極或漏極那么高,故在右圖中沒有“+”。西安低壓MOSFET廠家MOSFET的使用應(yīng)該注意什么事項(xiàng)?
MOSFET在數(shù)字電路上應(yīng)用的大優(yōu)勢是對(duì)直流信號(hào)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(huì)有電流從MOSFET的柵極端流向電路里的接地點(diǎn),而是完全由電壓控制柵極的形式。這讓MOSFET和他們較主要的競爭對(duì)手BJT相較之下更為省電,而且也更易于驅(qū)動(dòng)。在CMOS邏輯電路里,除了負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)芯片外負(fù)載(off-chip load)的驅(qū)動(dòng)器(driver)外,每一級(jí)的邏輯門都只要面對(duì)同樣是MOSFET的柵極,如此一來較不需考慮邏輯門本身的驅(qū)動(dòng)力。相較之下,BJT的邏輯電路(例如較常見的TTL)就沒有這些優(yōu)勢。MOSFET的柵極輸入電阻無限大對(duì)于電路設(shè)計(jì)工程師而言亦有其他優(yōu)點(diǎn),例如較不需考慮邏輯門輸出端的負(fù)載效應(yīng)(loading effect)。
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,其外延層電阻單為 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)。以上兩種辦法不能降低高壓MOSFET的導(dǎo)通電阻,所剩的思路就是如何將阻斷高電壓的低摻雜、高電阻率區(qū)域和導(dǎo)電通道的高摻雜、低電阻率分開解決。如除 導(dǎo)通時(shí)低摻雜的高耐壓外延層對(duì)導(dǎo)通電阻只能起增大作用外并無其他用途。這樣,是否可以將導(dǎo)電通道以高摻雜較低電阻率實(shí)現(xiàn),而在MOSFET關(guān)斷時(shí),設(shè)法使這個(gè)通道以某種方式夾斷,使整個(gè)器件耐壓單取決于低摻雜的N-外延層。垂直式功率MOSFET多半用來做開關(guān)切換之用。
從名字表面的角度來看MOSFET的命名,事實(shí)上會(huì)讓人得到錯(cuò)誤的印象。因?yàn)镸OSFET里表示“metal”的第1個(gè)字母M在當(dāng)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(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步,隨后MOSFET柵極使用多晶硅取代了金屬。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(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(shí)比較喜歡用IGFET,但是這些IGFET多半指的是MOSFET。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。西安高壓MOSFET
MOSFET在數(shù)字信號(hào)處理上主要的成功來自CMOS邏輯電路的發(fā)明。蘇州低壓P管MOSFET失效分析
功率MOSFET按垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的差異,又分為利用V型槽實(shí)現(xiàn)垂直導(dǎo)電的VVMOSFET和具有垂直導(dǎo)電雙擴(kuò)散MOS結(jié)構(gòu)的VDMOSFET(Vertical Double-diffused MOSFET),功率MOSFET為多元集成結(jié)構(gòu),MOSFET的漏極伏安特性(輸出特性):截止區(qū)(對(duì)應(yīng)于GTR的截止區(qū));飽和區(qū)(對(duì)應(yīng)于GTR的放大區(qū));非飽和區(qū)(對(duì)應(yīng)于GTR的飽和區(qū))。電力MOSFET工作在開關(guān)狀態(tài),即在截止區(qū)和非飽和區(qū)之間來回轉(zhuǎn)換。電力MOSFET漏源極之間有寄生二極管,漏源極間加反向電壓時(shí)器件導(dǎo)通。電力MOSFET的通態(tài)電阻具有正溫度系數(shù),對(duì)器件并聯(lián)時(shí)的均流有利。蘇州低壓P管MOSFET失效分析
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