mosfet是什么(mos管怎么测试好坏)

根据使用的半导体材料,集成电路可分为硅集成电路和化合物集成电路两大类 。硅IC可分为MOS和双极结型晶体管,两者都可以使用自由电子位载流子和空空穴作为载流子 。MOS有不同类型,如以电子(负极)为载流子的“nMOS”,以空空穴(正极)为载流子的“pMOS”,以及互补金属氧化物半导体晶体管(CMOS) 。
今天重点讲MOS的概念,说说它的概念、工作原理、分类以及相关应用 。
一、什么是MOSFET?
MOS的英文全称是MOSFET,其中后缀FET是场效应晶体管(FET)的缩写 。FET是一种半导体器件,通过控制输入电路的电场效应来控制输出电路电流 。
FET是一种四端子器件,具有源极(S)、栅极(G)、漏极(D)和体(B)端子 。FET通过向栅极施加电压来控制电流,从而改变漏极和源极之间的导电性 。它也被称为单极晶体管,因为它只由半导体中的多数载流子传导 。也就是说,FET在工作中使用电子或空空穴作为电荷载流子,但它不能同时使用两者 。

有两种主要类型的场效应晶体管,结型场效应晶体管(JFET)和绝缘栅场效应晶体管(MOS) 。

MOSFET的中文全称是金属氧化物半导体场效应晶体管 。因为这种场效应晶体管的栅极被绝缘层隔离,所以也叫绝缘栅场效应晶体管 。

MOSFET由Mohamed M. Atalla和Dawon Kahng于1959年在贝尔实验室发明,并于1960年首次推出 。它是现代电子学的基本元件,也是历史上最常用的器件 。自20世纪60年代以来,MOSFET的小型化和微型化推动了电子半导体技术的快速发展,实现了存储芯片和微处理器等高密度集成电路 。MOSFET被认为是电子工业的“主力军” 。
二、MOSFET的结构
通常,MOSFET的主体B连接到源极S端,从而形成具有如下一般结构的三端器件:
【mosfet是什么(mos管怎么测试好坏)】
上图是示意图 。原则上,源漏确实是对称的,无差别的 。但是,在实际应用中,制造商通常会在源极和漏极之间连接一个二极管进行保护 。正是这个二极管决定了源极和漏极,使得封装固定,使用方便 。

根据上述MOSFET结构,MOSFET的功能取决于沟道宽度的电学变化和载流子的流动(空空穴或电子) 。电荷载流子通过源极端进入沟道,并通过漏极离开 。

沟道的宽度由位于源极和漏极之间的称为栅极的电极上的电压控制 。它与极薄金属氧化物层附近的沟道绝缘 。
带端子的MOSFET
相关概念的解释
1:P或N
“P”意为正电,取自英文Positive的第一个字母 。在这种半导体中,带正电荷的空空穴是主要的电荷载流子,这些空空穴来自半导体中的受主 。
“N”是负电的意思,取自英语中Negative的第一个字母 。在这种半导体中,导电载流子主要是带负电的电子,它们来自半导体中的施主 。

和掺杂缺陷都会引起导带中电子浓度的增加 。对于锗和硅半导体材料,掺杂V族元素(磷、砷、锑等 。),当杂质原子通过取代作用取代晶格中的锗和硅原子时,可以提供一个除共价键配位外的额外电子,导致半导体中导带电子浓度增加 。这种杂质原子被称为施主 。
2:金属氧化物膜

如图所示,这种薄膜是绝缘的,用于电气隔离,使栅极只能形成电场,而不能通过直流电,所以是电压控制的 。在DC电学中,栅极、源极和漏极都是开路 。薄膜越薄,电场效应越好,阈值电压越小,相同栅压下的导通能力越强 。缺点:越容易分解,工艺越难做,价格也比较贵 。
3:渠道

中间的一条窄条是通道,把左右两极连接在一起 。所以mos管导通后是电阻特性 。因此,mos管的一个重要参数是导通电阻 。在选择MOS管的时候,一定要明确这个参数是否满足要求 。
MOS管的工作原理
以增强型MOS晶体管为例,我们先简单看一下MOS晶体管的工作原理 。
从结构上可以看出MOS管类似三极管,也是两个背靠背的PN结!三极管的原理是在偏置下向薄基区注入电流,通过电子-空空穴复合来控制电子之间的导通,而MOS管则是利用电场在栅极形成载流子沟道来实现DSs之间的通信 。

如上所示,当导通电压不足时,由于载流子的自然复合,将在N区和衬底P之间形成中性耗尽区 。在栅极上施加直流电压后,P区的少数载流子(电子)会在电场的作用下聚集在栅极氧化硅下面,最终形成一个以电子为多数载流子的区域,称为反型层,因为在P型衬底区形成了一个N型沟道区 。这样,DS之间就有了传导 。
MOS管的分类
MOSFET可以做成增强型或耗尽型,有P沟道或N沟道四种 。然而,实际上只使用增强型N沟道MOS晶体管和增强型P沟道MOS晶体管,所以通常提到NMOS或PMOS 。


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