MOSFET應(yīng)用優(yōu)勢:場效應(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)選用場效應(yīng)管;而在信號電壓較低,又允許從信號源取較多電流的條件下,應(yīng)選用雙極晶體管。有些場效應(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。場效應(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。MOSFET本身的操作速度越來越快,幾乎成為各種半導(dǎo)體主動元件中極快的一種。張家港低壓N+PMOSFET開關(guān)管
MOSFET需求增長源于物聯(lián)網(wǎng)、3C產(chǎn)品、云端運(yùn)算及服務(wù)器等的快速發(fā)展。MOSFET依照其“通道”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,簡稱包括NMOS、PMOS等。MOSFET的參數(shù)很多,包括直流參數(shù)、交流參數(shù)和極限參數(shù),但一般使用時(shí)關(guān)注以下主要參數(shù):1、IDSS—飽和漏源電流。是指結(jié)型或耗盡型絕緣柵場效應(yīng)管中,柵極電壓UGS=0時(shí)的漏源電流。2、UP—夾斷電壓。是指結(jié)型或耗盡型絕緣柵場效應(yīng)管中,使漏源間剛截止時(shí)的柵極電壓。3、UT—開啟電壓。是指增強(qiáng)型絕緣柵場效管中,使漏源間剛導(dǎo)通時(shí)的柵極電壓。4、gM—跨導(dǎo)。是表示柵源電壓UGS—對漏極電流ID的控制能力,即漏極電流ID變化量與柵源電壓UGS變化量的比值。gM是衡量場效應(yīng)管放大能力的重要參數(shù)。廈門高壓P管MOSFET定制MOSFET的柵極選擇電性良好的導(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。
當(dāng)芯片上的晶體管數(shù)量大幅增加后,有一個(gè)無法避免的問題也跟著發(fā)生了,那就是芯片的發(fā)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(dǎo)致切換速度受到影響,或是導(dǎo)致可靠度與壽命的問題。在一些發(fā)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(tǒng)來緩和這個(gè)問題。在功率晶體管(Power MOSFET)的領(lǐng)域里,通道電阻常常會因?yàn)闇囟壬叨黾樱@樣也使得在元件中pn-接面(pn-junction)導(dǎo)致的功率損耗增加。假設(shè)外置的散熱系統(tǒng)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(yùn)。
對這個(gè)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(dǎo)體的表面區(qū)域。當(dāng)一個(gè)正電壓施加在柵極上,帶負(fù)電的電子就會被吸引至表面,形成通道,讓N型半導(dǎo)體的多數(shù)載流子—電子可以從源極流向漏極。如果這個(gè)電壓被移除,或是放上一個(gè)負(fù)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(shè)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(fù)電壓,則半導(dǎo)體上的空穴會被吸引到表面形成通道,半導(dǎo)體的多數(shù)載流子—空穴則可以從源極流向漏極。假設(shè)這個(gè)負(fù)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MOSFET里的意思是“提供多數(shù)載流子的來源”。對NMOS而言,多數(shù)載流子是電子;對PMOS而言,多數(shù)載流子是空穴。相對的,漏極就是接受多數(shù)載流子的端點(diǎn)。在MOSFET器件應(yīng)用時(shí)必須掌握在應(yīng)用中如何保護(hù)器件,不使器件在瞬態(tài)變化中受損害。
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“+”。MOSFET計(jì)算系統(tǒng)的散熱要求,可以選擇柵極電荷QG比較小的功率MOSFET。太倉P-CHANNELMOSFET
MOSFET的臨界電壓是由柵極與通道材料的功函數(shù)之間的差異來決定的 。張家港低壓N+PMOSFET開關(guān)管
功率MOSFET的驅(qū)動通常要求:觸發(fā)脈沖要具有足夠快的上升和下降速度;②開通時(shí)以低電阻力柵極電容充電,關(guān)斷時(shí)為柵極提供低 電阻放電回路,以提高功率MOSFET的開關(guān)速度;③為了使功率MOSFET可靠觸發(fā)導(dǎo)通,觸發(fā)脈沖電壓應(yīng)高于管子的開啟電壓,為了防止誤導(dǎo)通,在其截止 時(shí)應(yīng)提供負(fù)的柵源電壓;④功率開關(guān)管開關(guān)時(shí)所需驅(qū)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(fù)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(dǎo)通。由于MOSFET存在結(jié)電容,關(guān)斷時(shí)其漏源兩端電壓的突然上升將會通過結(jié)電容在柵源兩端產(chǎn)生干擾電壓。常用的互補(bǔ)驅(qū)動電路的關(guān)斷回路阻抗小,關(guān)斷速度較快,但它不能提供負(fù)壓,故抗干擾性較差。為了提高電路的抗干 擾性,可在此種驅(qū)動電路的基礎(chǔ)上增加一級有V1、V2、R組成的電路,產(chǎn)生一個(gè)負(fù)壓。張家港低壓N+PMOSFET開關(guān)管
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