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無錫N-CHANNELMOSFET封裝

來源: 發(fā)布時(shí)間:2022-05-10

功率MOSFET:通常一個(gè)市售的功率晶體管都包含了數(shù)千個(gè)這樣的單元。主條目:功率晶體管。功率MOSFET和MOSFET元件在結(jié)構(gòu)上就有著明顯的差異。一般集成電路里的MOSFET都是平面式(planar)的結(jié)構(gòu),晶體管內(nèi)的各端點(diǎn)都離芯片表面只有幾個(gè)微米的距離。而所有的功率元件都是垂直式(vertical)的結(jié)構(gòu),讓元件可以同時(shí)承受高電壓與高電流的工作環(huán)境。一個(gè)功率MOSFET能耐受的電壓是雜質(zhì)摻雜濃度與N型磊晶層(epitaxial layer)厚度的函數(shù),而能通過的電流則和元件的通道寬度有關(guān),通道越寬則能容納越多電流。對(duì)于一個(gè)平面結(jié)構(gòu)的MOSFET而言,能承受的電流以及崩潰電壓的多寡都和其通道的長(zhǎng)寬大小有關(guān)。對(duì)垂直結(jié)構(gòu)的MOSFET來說,元件的面積和其能容納的電流成大約成正比,磊晶層厚度則和其崩潰電壓成正比。在集成電路中的MOSFET通常因?yàn)槭褂猛粋€(gè)基極(common bulk),所以不標(biāo)示出基極的極性。無錫N-CHANNELMOSFET封裝

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 “metal”的 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。在處理器中,多晶硅柵已經(jīng)不是主流技術(shù),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(chǎng)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(chǎng)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。低壓N+PMOSFET封裝垂直式功率MOSFET多半用來做開關(guān)切換之用。

雙重MOSFET(CMOS)開關(guān):為了改善單一MOSFET開關(guān)造成信號(hào)失真的缺點(diǎn),于是使用一個(gè)PMOS加上一個(gè)NMOS的CMOS開關(guān)成為普遍的做法。CMOS開關(guān)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(tǒng)接法相同。當(dāng)輸入電壓在(VDD-Vthn)和(VSS+Vthp)時(shí),PMOS與NMOS都導(dǎo)通,而輸入小于(VSS+Vthp)時(shí),只有NMOS導(dǎo)通,輸入大于(VDD-Vthn)時(shí)只有PMOS導(dǎo)通。這樣做的好處是在大部分的輸入電壓下,PMOS與NMOS皆同時(shí)導(dǎo)通,如果任一邊的導(dǎo)通電阻上升,則另一邊的導(dǎo)通電阻就會(huì)下降,所以開關(guān)的電阻幾乎可以保持定值,減少信號(hào)失真。

MOSFET從截止?fàn)顟B(tài)到完全導(dǎo)通狀態(tài),驅(qū)動(dòng)電路所需提供的電荷,是一個(gè)用于評(píng)估MOSFET的驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)能力的主要參數(shù)。 Id,漏極電流,漏極電流通常有幾種不同的描述方式。根據(jù)工作電流的形式有,連續(xù)漏級(jí)電流及一定脈寬的脈沖漏極電流(Pulsed drain current)。這個(gè)參數(shù)同樣是MOSFET的一個(gè)極限參數(shù),但此較大電流值并不表示在運(yùn)行過程中漏極電流能夠達(dá)到這個(gè)值。它表示當(dāng)殼溫在某一值時(shí),如果MOSFET工作電流為上述較大漏極電流,則結(jié)溫會(huì)達(dá)到較大值。所以這個(gè)參數(shù)還跟器件封裝,環(huán)境溫度有關(guān)。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。

MOSFET的原意是:MOS(Metal Oxide Semiconductor金屬氧化物半導(dǎo)體),F(xiàn)ET(Field Effect Transistor場(chǎng)效應(yīng)晶體管),即以金屬層(M)的柵極隔著氧化層(O)利用電場(chǎng)的效應(yīng)來控制半導(dǎo)體(S)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管。功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管也分為結(jié)型和絕緣柵型,但通常主要指絕緣柵型中的MOS型(Metal Oxide Semiconductor FET),簡(jiǎn)稱功率MOSFET(Power MOSFET)。結(jié)型功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管一般稱作靜電感應(yīng)晶體管(Static Induction Transistor——SIT)。其特點(diǎn)是用柵極電壓來控制漏極電流,驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單,需要的驅(qū)動(dòng)功率小,開關(guān)速度快,工作頻率高,熱穩(wěn)定性優(yōu)于GTR, 但其電流容量小,耐壓低,一般只適用于功率不超過10kW的電力電子裝置。由于集成電路芯片上的MOSFET為四端元件,所以除了柵極、源極、漏極外,尚有一基極。張家港MOSFET封裝

Vgs,柵源極較大驅(qū)動(dòng)電壓,這是MOSFET的一個(gè)極限參數(shù)。無錫N-CHANNELMOSFET封裝

MOSFET工作原理:要使增強(qiáng)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(chǎn)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(jié)處于反向,因此漏源之間不能導(dǎo)電。如果在柵極G與源極S之間加一電壓VGS。此時(shí)可以將柵極與襯底看作電容器的兩個(gè)極板,而氧化物絕緣層作為電容器的介質(zhì)。當(dāng)加上VGS時(shí),在絕緣層和柵極界面上感應(yīng)出正電荷,而在絕緣層和P型襯底界面上感應(yīng)出負(fù)電荷。這層感應(yīng)的負(fù)電荷和P型襯底中的多數(shù)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(qū)連接起來形成導(dǎo)電溝道。無錫N-CHANNELMOSFET封裝

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