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太倉DUAL N-CHANNELMOSFET失效分析

來源: 發布時間:2022-05-19

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(信號的能量不會因為開關的電阻而損失太多)。MOSFET作為開關時,其源極與漏極的分別和其他的應用是不太相同的,因為信號可以從MOSFET柵極以外的任一端進出。對NMOS開關而言,電壓 負的一端就是源極,PMOS則正好相反,電壓 正的一端是源極。MOSFET開關能傳輸的信號會受到其柵極—源極、柵極—漏極,以及漏極到源極的電壓限制,如果超過了電壓的上限可能會導致MOSFET燒毀。MOSFET開關的應用范圍很廣,舉凡需要用到取樣持有電路(sample-and-hold circuits)或是截波電路(chopper circuits)的設計,例如類比數位轉換器(A/D converter)或是切換電容濾波器(switch-capacitor filter)上都可以見到MOSFET開關的蹤影。MOSFET在數字信號處理上主要的成功來自CMOS邏輯電路的發明。太倉DUAL N-CHANNELMOSFET失效分析

功率MOSFET按垂直導電結構的差異,又分為利用V型槽實現垂直導電的VVMOSFET和具有垂直導電雙擴散MOS結構的VDMOSFET(Vertical Double-diffused MOSFET),功率MOSFET為多元集成結構,MOSFET的漏極伏安特性(輸出特性):截止區(對應于GTR的截止區);飽和區(對應于GTR的放大區);非飽和區(對應于GTR的飽和區)。電力MOSFET工作在開關狀態,即在截止區和非飽和區之間來回轉換。電力MOSFET漏源極之間有寄生二極管,漏源極間加反向電壓時器件導通。電力MOSFET的通態電阻具有正溫度系數,對器件并聯時的均流有利。無錫高壓MOSFET廠家采用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。

MOSFET知識介紹:Eoss,輸出容能量,表示輸出電容Coss在MOSFET存儲的能量大小。由于MOSFET的輸出電容Coss有非常明顯的非線性特性,隨Vds電壓的變化而變化。所以如果datasheet提供了這個參數,對于評估MOSFET的開關損耗很有幫助。并非所有的MOSFET手冊中都會提供這個參數,事實上大部分datasheet并不提供。Body Diode di/dt 體二極管的電流變化率,它反應了MOSFET體二極管的反向恢復特性。因為二極管是雙極型器件,它受到電荷存儲的影響,當二極管反向偏置時,PN結儲存的電荷必須清理。

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。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出更多的芯片,于是成本就變得更低了。箭頭從通道指向基極端的為P型的MOSFET,或簡稱PMOS;

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,很多原本特立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,ADC),也得以利用MOSFET技術設計出效能更好的產品。MOSFET作為開關時源極與漏極的分別和其他應用是不相同的,信號從MOSFET柵極以外的任一端進出。蘇州低壓MOSFET失效分析

MOSFET尺寸不斷縮小,可以讓集成電路的效能大幅提升。太倉DUAL N-CHANNELMOSFET失效分析

MOSFET的應用廣,隨著MOSFET技術的不斷演進,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 device)。這樣的優點讓采用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。太倉DUAL N-CHANNELMOSFET失效分析

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