MOSFET 是英文 MetalOxide Semicoductor Field Effect Transistor 的缩写,译成中文是“金属氧化物半导体场效应管”。它是由金属、氧化物 (SiO2 或 SiN) 及半导体三种材料制成的器件。按沟道半导体材料的不同, MOSFET 分为 N 沟道和 P 沟道两种。按导电方式来划分,又可分成耗尽型与增强型。
耗尽型与增强型主要区别是在制造 SiO2 绝缘层中有大量的带电离子。以 P 型耗尽型 MOSFET 为例, SiO2 绝缘层中有大量的正离子, 使在 P 型衬底的界面上感应出较多的负电荷,即在两个 N 型区中间的 P 型硅内形成 N 型导电沟道,所以在 VGS = 0 时,有 VDS 作用时也有一定的 ID(IDSS) ;当 VGS 有电压时 ( 可以是正电压或负电压 ) ,改变感应的负电荷数量,从而改变 ID 的大小。 VP 为 ID = 0 时的 VGS ,称为夹断电压。
MOSFET 的种类与其导通特性如图 1 所示:
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图 1 MOSFET 分类及导通特性 (a) N 沟道耗尽型 (b) P 沟道耗尽型 (c) N 沟道增强型 (d) P 沟道增强型 |
功率 MOSFET(Power MOSFET) 是指它能输出较大的工作电流 ( 几安到几十安 ) ,用于功率输出级的器件。直到 VMOSFET 工艺出现之后,才能制造出输出功率足够大的场效应管。
VMOS 场效应管( VMOSFET )简称 VMOS 管或功率场效应管,其全称为 V 型槽 MOS 场效应管。它是继 MOSFET 之后新发展起来的高效、功率开关器件。它不仅继承了 MOS 场效应管输入阻抗高(≥ Ω )、驱动电流小( 0.1 μ A 左右),还具有耐压高(最高可耐压 1200V )、工作电流大( 1.5A ~ 100A )、跨导线性好、开关速度快等优良特性。因此在电压放大器(电压放大倍数可达数千倍)、功率放大器、开关电源和逆变器中正获得广泛应用。
传统的 MOS 场效应管的栅极、源极和漏极大致处于同一水平面的芯片上,其工作电流基本上是沿水平方向流动。 VMOS 管则不同,第一,金属栅极采用 V 型槽结构;第二,具有垂直导电性。由于漏极是从芯片的背面引出,所以 ID 不是沿芯片水平流动,而是自重掺杂 N+ 区(源极 S )出发,经过 P 沟道流入轻掺杂 N- 漂移区,最后垂直向下到达漏极 D 。因为流通截面积增大,所以能通过大电流。
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