mosfet(金氧場(chǎng)效應(yīng)晶體管)

1、MOSFET金屬氧化層半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管，簡(jiǎn)稱金氧半場(chǎng)效晶體管（MetalOxideSemiconductFieldEffectTransistMOSFET）是一種可以廣泛使用在模擬電路與數(shù)字電路的場(chǎng)效晶體管（fieldeffecttransist）。MOSFET依照其“通道”的極性不同，可分為ntype與ptype的MOSFET，通常又稱為NMOSFET與PMOSFET，其他簡(jiǎn)稱尚包括NMOSFET、PMOSFET、nMOSFET、pM

2、OSFET等。目錄MOSFET的結(jié)構(gòu)MOSFET的工作原理詳細(xì)信息與相關(guān)發(fā)展MOSFET與IGBT的對(duì)比編輯本段MOSFET的結(jié)構(gòu)圖1是典型平面N溝道增強(qiáng)型MOSFET的剖面圖。它用一塊P型硅半導(dǎo)體材料作襯底(圖la)，在其面上擴(kuò)散了兩個(gè)N型區(qū)(圖lb)，再在上面覆蓋一層二氧化硅(SiO?)絕緣層(圖lc)，最后在N區(qū)上方用腐蝕的方法做成兩個(gè)孔，用金屬化的方法分別在絕緣層上及兩個(gè)孔內(nèi)做成三個(gè)電極：G(柵極)、S(源極)及D(漏極)，如圖

3、1d所示。蘇州工職院機(jī)電07C3CZW手打從圖1中可以看出柵極G與漏極D及源極S是絕緣的，D與S之間有兩個(gè)PN結(jié)。一般情況下，襯底與源極在內(nèi)部連接在一起。圖3是N溝道增強(qiáng)型MOSFET的基本結(jié)構(gòu)圖。為了改善某些參數(shù)的特性，如提高工作電流、提高工作電壓、降低導(dǎo)通電阻、提高開(kāi)關(guān)特性等有不同的結(jié)構(gòu)及工藝，構(gòu)成所謂VMOS、DMOS、TMOS等結(jié)構(gòu)。圖2是一種N溝道增強(qiáng)型功率MOSFET的結(jié)構(gòu)圖。雖然有不同的結(jié)構(gòu)，但其工作原理是相同的，這里就不

4、一一介紹了。編輯本段MOSFET的工作原理MOSFET在概念上屬于“絕緣柵極場(chǎng)效晶體管”（InsulatedGateFieldEffectTransistIGFET），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。MOSFET里的氧化層位于其通道上方，依照其操作電壓的不同，這層氧化物的厚度僅有數(shù)十至數(shù)百埃（

5、）不等，通常材料是二氧化硅（silicondioxideSiO2），不過(guò)有些新的進(jìn)階制程已經(jīng)可以使用如氮氧化硅（siliconoxynitrideSiON）做為氧化層之用。今日半導(dǎo)體元件的材料通常以硅（silicon）為首選，但是也有些半導(dǎo)體公司發(fā)展出使用其他半導(dǎo)體材料的制程，當(dāng)中最著名的例如IBM使用硅與鍺（germanium）的混合物所發(fā)展的硅鍺制程（silicongermaniumprocessSiGeprocess）。而可惜的是

6、很多擁有良好電性的半導(dǎo)體材料，如砷化鎵（galliumarsenideGaAs），因?yàn)闊o(wú)法在表面長(zhǎng)出品質(zhì)夠好的氧化層，所以無(wú)法用來(lái)制造MOSFET元件。當(dāng)一個(gè)夠大的電位差施于MOSFET的柵極與源極（source）之間時(shí)，電場(chǎng)會(huì)在氧化層下方的半導(dǎo)體表面形成感應(yīng)電荷，而這時(shí)所謂的“反型層”（inversionchannel）就會(huì)形成。通道的極性與其漏極（drain）與源極相同，假設(shè)漏極和源極是ntype，那么通道也會(huì)是ntype。通道形成

7、后，MOSFET即可讓電流通過(guò)，而依據(jù)施于柵極的電壓值不同，可由MOSFET的通道流過(guò)的電流大小亦會(huì)受其控制而改變。電路符號(hào)常用于MOSFET的電路符號(hào)有很多種變化，最常見(jiàn)的設(shè)計(jì)是以一條直線代表通道，兩條和通道垂直的線代表源極與漏極，左方和通道平行而且較短的線代表柵極，如下圖所示。有時(shí)也會(huì)將代表通道的直線以破折線代替，以區(qū)分增強(qiáng)型MOSFET（enhancementmodeMOSFET）或是耗盡型MOSFET（depletionmode

8、MOSFET）。由于積體電路芯片上的MOSFET為四端元件，所以除了柵極、源極、漏極外，尚有一基極（Bulk或是Body）。MOSFET電路符號(hào)中，從通道往右延伸的箭號(hào)方向則可表示此元件為ntype或是ptype的MOSFET。箭頭方向永遠(yuǎn)從P端指向N端，所以箭頭從通道指向基極端的為ptype的MOSFET，或簡(jiǎn)稱PMOS（代表此元件的通道為ptype）；反之若箭頭從基極指向通道，則代表基極為ptype，而通道為ntype，此元件為nt