MOSFET

金属氧化物半导体场效应晶体管

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显微镜下的MOSFET测试用组件。图中有两个栅极的接垫（pads）以及三组源极与漏极的接垫。

金属氧化物半导体场效应晶体管，简称金氧半场效应晶体管

（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET）是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效应晶体管

（field-effect transistor）。MOSFET依照其“通道”的极性不同，可分为n-type与p-type的MOSFET，通常又称为NMOSFET与PMOSFET，其他简称尚包括NMOS FET、PMOS FET、nMOSFET、pMOSFET等。

从目前的角度来看MOSFET的命名，事实上会让人得到错误的印象。因为MOSFET里代表“metal”的第一个字母M，在当下大部分同类的组件里是不存在的。早期MOSFET的栅极（gate electrode）使用金属作为其材料，但随着半导体技术的进步，现代的MOSFET栅极早已用多晶硅取代了金属。

MOSFET在概念上属于“绝缘栅极场效应晶体管”（Insulated-Gate Field Effect Transistor, IGFET）。而IGFET的栅极绝缘层，有可能是其他物质，而非MOSFET使用的氧化层。有些人在提到拥有多晶硅栅极的场效应晶体管组件时比较喜欢用IGFET，但是这些IGFET多半指的是MOSFET。

MOSFET里的氧化层位于其通道上方，依照其操作电压的不同，这层氧化物的厚度仅有数十至数百埃（?）不等，通常材料是二氧化硅（silicon dioxide, SiO2），不过有些新的高级制程已经可以使用如氮氧化硅（silicon oxynitride, SiON）做为氧化层之用。

今日半导体组件的材料通常以硅（silicon）为首选，但是也有些半导体公司发展出使用其他半导体材料的制程，当中最著名的例如IBM 使用硅与锗（germanium）的混合物所发展的硅锗制程

（silicon-germanium process, SiGe process）。而可惜的是很多拥有良好电性的半导体材料，如砷化镓（gallium arsenide, GaAs），因为无法在表面长出品质够好的氧化层，所以无法用来制造MOSFET 组件。

当一个够大的电位差施于MOSFET的栅极与源极（source）之间时，电场会在氧化层下方的半导体表面形成感应电荷，而这时所谓的“反转通道”（inversion channel）就会形成。通道的极性与其漏极（drain）与源极相同，假设漏极和源极是n-type，那么通道也会是n-type。通道形成后，MOSFET即可让电流通过，而依据施于栅极的电压值不同，可由MOSFET的通道流过的电流大小亦会受其控制而改变。

目录

[隐藏]

? 1 电路符号

? 2 MOSFET的操作原理

o 2.1 MOSFET的内核：金属—氧化层—半导体电容

o 2.2 MOSFET的结构

o 2.3 MOSFET的操作模式

o 2.4 基板效应

? 3 MOSFET在电子电路上应用的优势

o 3.1 数字电路

o 3.2 模拟电路

? 4 MOSFET的尺寸缩放

o 4.1 为何要把MOSFET的尺寸缩小

o 4.2 MOSFET的尺寸缩小后出现的困难

? 4.2.1 次临限传导

? 4.2.2 芯片内部连接导线的寄生电容效应

? 4.2.3 芯片发热量增加

? 4.2.4 栅极氧化层漏电流增加

? 4.2.5 制程变异更难掌控

? 5 MOSFET的栅极材料

? 6 各种常见的MOSFET技术

o 6.1 双栅极MOSFET

o 6.2 耗尽型MOSFET

o 6.3 NMOS逻辑

o 6.4 功率MOSFET

o 6.5 DMOS

?7 以MOSFET实现模拟开关

o7.1 单一MOSFET开关

o7.2 互补式MOSFET（CMOS, Complementary MOS）开关?8 参考资料

?9 外部链接

[编辑]电路符号

常用于MOSFET的电路符号有多种形式，最常见的设计是以一条垂直线代表通道（Channal），两条和通道平行的接线代表源极（Source）与漏极（Drain），左方和通道垂直的接线代表栅极（Gate），如下图所示。有时也会将代表通道的直线以虚线代替，以区分增强型MOSFET（enhancement mode MOSFET）或是耗尽型MOSFET（depletion mode MOSFET）。

由于集成电路芯片上的MOSFET为四端组件，所以除了源极（S）、漏极（D）、栅极（G）外，尚有一基极（Bulk或是Body）。MOSFET电路符号中，从通道往右延伸的箭号方向则可表示此组件为n-type或是p-type的MOSFET。箭头方向永远从P端指向N端，所以箭头从通道指向基极端的为p-type的MOSFET，或简称PMOS（代表此组件的通道为p-type）；反之若箭头从基极指向通道，则代表基极为p-type，而通道为n-type，此组件为n-type的MOSFET，简称NMOS。在一般分布式MOSFET组件（discrete device）中，通常把基极和源极接在一起，故分布式MOSFET通常为三端组件。而在集成电路中的MOSFET 通常因为使用同一个基极（common bulk），所以不标示出基极的极性，而在PMOS的栅极端多加一个圆圈以示区别。

几种常见的MOSFET电路符号，加上接面场效应晶体管（Junction Field-Effect Transistor, JFET）一起比较：

上图中的MOSFET符号中，基极端和源极端均接在一起，但在集成电路中的MOSFET仍然不一定都是这样连接。因为通常一颗集成电路芯片中的MOSFET都共享同一个基极，故某些情况下的MOSFET可能会使得源极和基极并非直接连在一起，例如串叠式电流源（cascode current source）电路中的部份NMOS就是如此。基极与源极没有直接相连的MOSFET会出现基板效应（body effect）而部份改变其操作特性，将在后面的章节中详述。

[编辑] MOSFET的操作原理

[编辑] MOSFET的内核：金属—氧化层—半导体电容

金属—氧化层—半导体结构

MOSFET在结构上以一个金属—氧化层—半导体的电容为内核（如前所述，今日的MOSFET多半以多晶硅取代金属作为其栅极材料），氧化层的材料多半是二氧化硅，其下是作为基极的硅，而其上则是作为栅极的多晶硅。这样子的结构正好等于一个电容器（capacitor），氧化层扮演电容器中介电质（dielectric material）的角色，而电容值由氧化层的厚度与二氧化硅的介电常数（dielectric constant）来决定。栅极多晶硅与基极的硅则成为MOS电容的两个端点。

当一个电压施加在MOS电容的两端时，半导体的电荷分布也会跟着改变。考虑一个p-type的半导体（电洞浓度为N A）形成的MOS电容，当一个正的电压V GB施加在栅极与基极端（如图）时，电洞的浓度会减少，电子的浓度会增加。当V GB够强时，接近栅极端的电子浓度会超过电洞。这个在p-type半导体中，电子浓度（带负电荷）超过电洞（带正电荷）浓度的区域，便是所谓的反转层（inversion layer）。

MOS电容的特性决定了MOSFET的操作特性，但是一个完整的MOSFET 结构还需要一个提供多数载子（majority carrier）的源极以及接受这些多数载子的漏极。

[编辑] MOSFET的结构

一个NMOS晶体管的立体截面图

左图是一个n-type MOSFET（以下简称NMOS）的截面图。如前所述，MOSFET的内核是位于中央的MOS电容，而左右两侧则是它的源极与漏极。源极与漏极的特性必须同为n-type（即NMOS）或是同为p-type （即PMOS）。左图NMOS的源极与漏极上标示的“N+”代表着两个意义：(1)N代表掺杂（doped）在源极与漏极区域的杂质极性为N；（2）“+”代表这个区域为高掺杂浓度区域（heavily doped region），也就是此区的电子浓度远高于其他区域。在源极与漏极之间被一个极性相反的区域隔开，也就是所谓的基极（或称基体）区域。如果是NMOS，那么其基体区的掺杂就是p-type。反之对PMOS而言，基体应

该是n-type，而源极与漏极则为p-type（而且是重掺杂的P+）。基体的掺杂浓度不需要如源极或漏极那么高，故在左图中没有“+”。对这个NMOS而言，真正用来作为通道、让载子通过的只有MOS电容正下方半导体的表面区域。当一个正电压施加在栅极上，带负电的电子就会被吸引至表面，形成通道，让n-type半导体的多数载子—电子可以从源极流向漏极。如果这个电压被移除，或是放上一个负电压，那么通道就无法形成，载子也无法在源极与漏极之间流动。

假设操作的对象换成PMOS，那么源极与漏极为p-type、基体则是

n-type。在PMOS的栅极上施加负电压，则半导体上的电洞会被吸引到表面形成通道，半导体的多数载子—电洞则可以从源极流向漏极。假设这个负电压被移除，或是加上正电压，那么通道无法形成，一样无法让载子在源极和漏极间流动。

特别要说明的是，源极在MOSFET里的意思是“提供多数载子的来源”。对NMOS而言，多数载子是电子；对PMOS而言，多数载子是电洞。相对的，漏极就是接受多数载子的端点。

[编辑] MOSFET的操作模式

NMOS的漏极电流与漏极电压之间在不同V GS?V th的关系

MOSFET在线性区操作的截面图

MOSFET在饱和区操作的截面图

依照在MOSFET的栅极、源极，与漏极等三个端点施加的“偏压”（bias）不同，一个常见的加强型（enhancement mode）n-type MOSFET有下列三种操作区间：

线性区（三极区）（linear or triode region）

当V GS>V th、且V DS

则这颗NMOS为导通的状况，在氧化层下方的通道也已形成。此

时这颗NMOS的行为类似一个压控电阻（voltage-controlled

resistor），而由漏极流出的电流大小为：

μn是载子迁移率（carrier mobility）、W是MOSFET的栅极

宽度、L是MOSFET的栅极长度，而C ox则是栅极氧化层的单位

电容大小。在这个区域内，MOSFET的电流—电压关系有如一个

线性方程式，因而称为线性区。

饱和区（saturation region）

当V GS>V th、且V DS>V GS-V th，这颗MOSFET为导通的状况，也形成了

通道让电流通过。但是随着漏极电压增加，超过栅极电压时，

会使得接近漏极区的反转层电荷为零，此处的通道消失（如图），这种状况称之为“夹止”（pinch-off）。在这种状况下，由源

极出发的载子经由通道到达夹止点时，会被注入漏极周围的空

间电荷区（space charge region），再被电场扫入漏极。此时

通过MOSFET的电流与其漏极—源极间的电压且V DS无关，只与

栅极电压有关，关系式如下：

上述的公式也是理想状况下，MOSFET在饱和区操作的电流与电

压关系式。事实上在饱和区的MOSFET漏极电流会因为通道长度

调变效应（channel length modulation effect）而改变，并

非与且V DS全然无关。考虑通道长度调变效应之后的饱和区电流

—电压关系式如下：

关于通道长度调变效应的成因与影响将在后面叙述。

截止区（次临界区）（cut-off or sub-threshold region）当栅极和源极间的电压V GS（G代表栅极，S代表源极）小于一

个称为临界电压（threshold voltage, V th）的值时，这个MOSFET

是处在“截止”（cut-off）的状态，电流无法流过这个MOSFET，也就是这个MOSFET不导通。

但事实上当V GS

的差异。在真实的状况下，因为载子的能量依循玻尔兹曼分布

（Boltzmann distribution）而有高低的差异。虽然当V GS

的状况下，MOSFET的通道没有形成，但仍然有些具有较高能量

的载子可以从半导体表面流至漏极。而若是V GS略高于0，但小

于V th的情况下，还会有一个称为“弱反转层”（weak inversion layer）的区域在半导体表面出现，让更重载子流过。通过弱反

转而从源极流至漏极的载子数量与V GS的大小之间呈指数的关

系，此电流又称为次临界电流（subthreshold current）。

在一些拥有大量MOSFET的集成电路产品，如DRAM，次临限电

流往往会造成额外的能量或功率消耗。

在集成电路中的MOSFET组件可能会出现基极与源极并不直接相连的状况，这种状况造成的副作用称为基板效应（body effect）。MOSFET 受到基板效应的影响，临界电压会有所改变，公式如下：

,

V TO是基极与源极之间无电位差时的临界电压，γ是基板效应参数，2φ则是与半导体能阶相关的参数。

[编辑] MOSFET在电子电路上应用的优势

MOSFET在1960年由贝尔实验室（Bell Lab.）的D. Kahng和 Martin Atalla首次实现成功，这种组件的操作原理和1947年萧克利（William Shockley）等人发明的双载子接面晶体管（Bipolar Junction Transistor, BJT）截然不同，且因为制造成本低廉与使用面积较小、高集成度的优势，在大型集成电路（Large-Scale Integrated Circuits, LSI）或是超大型集成电路（Very Large-Scale Integrated Circuits, VLSI）的领域里，重要性远超过BJT。

近年来由于MOSFET组件的性能逐渐提升，除了传统上应用于诸如微处理器、单片机等数字信号处理的场合上，也有越来越多模拟信号处理的集成电路可以用MOSFET来实现，以下分别介绍这些应用。

[编辑]数字电路

数字科技的进步，如微处理器运算效能不断提升，带给深入研发新一代MOSFET更多的动力，这也使得MOSFET本身的操作速度越来越快，几乎成为各种半导体主动组件中最快的一种。MOSFET在数字信号处理上最主要的成功来自CMOS逻辑电路的发明，这种结构最大的好处是理论上不会有静态的功率损耗，只有在逻辑门（logic gate）的切换动作时才有电流通过。CMOS逻辑门最基本的成员是CMOS反相器（inverter），而所有CMOS逻辑门的基本操作都如同反相器一样，同一时间内必定只有一种晶体管（NMOS或是PMOS）处在导通的状态下，另一种必定是截止状态，这使得从电源端到接地端不会有直接导通的路径，大量节省了电流或功率的消耗，也降低了集成电路的发热量。

MOSFET在数字电路上应用的另外一大优势是对直流（DC）信号而言，MOSFET的栅极端阻抗为无限大（等效于开路），也就是理论上不会有电流从MOSFET的栅极端流向电路里的接地点，而是完全由电压控制栅极的形式。这让MOSFET和他们最主要的竞争对手BJT相较之下更为省电，而且也更易于驱动。在CMOS逻辑电路里，除了负责驱动芯片外负载（off-chip load）的驱动器（driver）外，每一级的逻辑门都只要面对同样是MOSFET的栅极，如此一来较不需考虑逻辑门本身的驱动力。相较之下，BJT的逻辑电路（例如最常见的TTL）就没有这些优势。MOSFET的栅极输入电阻无限大对于电路设计工程师而言亦有其他优点，例如较不需考虑逻辑门输出端的负载效应（loading effect）。

[编辑]模拟电路

有一段时间，MOSFET并非模拟电路设计工程师的首选，因为模拟电路设计重视的性能参数，如晶体管的转导（transconductance）或是电流的驱动力上，MOSFET不如BJT来得适合模拟电路的需求。但是随着MOSFET技术的不断演进，今日的CMOS技术也已经可以符合很多模拟电路的规格需求。再加上MOSFET因为结构的关系，没有BJT的一些致命缺点，如热破坏（thermal runaway）。另外，MOSFET在线性区的压控电阻特性亦可在集成电路里用来取代传统的多晶硅电阻（poly resistor），或是MOS电容本身可以用来取代常用的多晶硅—绝缘体—多晶硅电容（PIP capacitor），甚至在适当的电路控制下可以表现出电感（inductor）的特性，这些好处都是BJT很难提供的。也就是说，MOSFET除了扮演原本晶体管的角色外，也可以用来作为模拟电路中大量使用的被动组件（passive device）。这样的优点让采用MOSFET实现模拟电路不但可以满足规格上的需求，还可以有效缩小芯片的面积，降低生产成本。

随着半导体制造技术的进步，对于集成更多功能至单一芯片的需求也跟着大幅提升，此时用MOSFET设计模拟电路的另外一个优点也随之浮现。为了减少在印刷电路板（Printed Circuit Board, PCB）上使用的集成电路数量、减少封装成本与缩小系统的体积，很多原本独立的模拟芯片与数字芯片被集成至同一个芯片内。MOSFET原本在数字集成电路上就有很大的竞争优势，在模拟集成电路上也大量采用

1.越小的MOSFET象征其通道长度减少，让通道的等效电阻也减

少，可以让更多电流通过。虽然通道宽度也可能跟着变小而让通道等效电阻变大，但是如果能降低单位电阻的大小，那么这个问题就可以解决。

2.MOSFET的尺寸变小意味着栅极面积减少，如此可以降低等效的

栅极电容。此外，越小的栅极通常会有更薄的栅极氧化层，这可以让前面提到的通道单位电阻值降低。不过这样的改变同时会让栅极电容反而变得较大，但是和减少的通道电阻相比，获得的好处仍然多过坏处，而MOSFET在尺寸缩小后的切换速度也会因为上面两个因素加总而变快。

3.MOSFET的面积越小，制造芯片的成本就可以降低，在同样的封

装里可以装下更高密度的芯片。一片集成电路制程使用的晶圆尺寸是固定的，所以如果芯片面积越小，同样大小的晶圆就可以产出更多的芯片，于是成本就变得更低了。

虽然MOSFET尺寸缩小可以带来很多好处，但同时也有很多负面效应伴随而来。

[编辑] MOSFET的尺寸缩小后出现的困难

把MOSFET的尺寸缩小到一微米以下对于半导体制程而言是个挑战，不过现在的新挑战多半来自尺寸越来越小的MOSFET组件所带来过去不曾出现的物理效应。

[编辑]次临限传导

由于MOSFET栅极氧化层的厚度也不断减少，所以栅极电压的上限也随之变少，以免过大的电压造成栅极氧化层崩溃（breakdown）。为了维持同样的性能，MOSFET的临界电压也必须降低，但是这也造成了MOSFET越来越难以完全关闭。也就是说，足以造成MOSFET通道区发生弱反转的栅极电压会比从前更低，于是所谓的次临限电流（subthreshold current）造成的问题会比过去更严重，特别是今日的集成电路芯片所含有的晶体管数量剧增，在某些VLSI的芯片，次临限传导造成的功率消耗竟然占了总功率消耗的一半以上。

不过反过来说，也有些电路设计会因为MOSFET的次临限传导得到好处，例如需要较高的转导／电流转换比

（transconductance-to-current ratio）的电路里，利用次临限传导的MOSFET来达成目的的设计也颇为常见。

[编辑]芯片内部连接导线的寄生电容效应

传统上，CMOS逻辑门的切换速度与其组件的栅极电容有关。但是当栅极电容随着MOSFET尺寸变小而减少，同样大小的芯片上可容纳更多晶体管时，连接这些晶体管的金属导线间产生的寄生电容效应就开始主宰逻辑门的切换速度。如何减少这些寄生电容，成了芯片效率能否向上突破的关键之一。

[编辑]芯片发热量增加

当芯片上的晶体管数量大幅增加后，有一个无法避免的问题也跟着发生了，那就是芯片的发热量也大幅增加。一般的集成电路组件在高温

下操作可能会导致切换速度受到影响，或是导致可靠度与寿命的问题。在一些发热量非常高的集成电路芯片如微处理器，目前需要使用外加的散热系统来缓和这个问题。

在功率晶体管（Power MOSFET）的领域里，通道电阻常常会因为温度升高而跟着增加，这样也使得在组件中pn-接面（pn-junction）导致的功率损耗增加。假设外置的散热系统无法让功率晶体管的温度保持在够低的水平，很有可能让这些功率晶体管遭到热破坏（thermal runaway）的命运。

[编辑]栅极氧化层漏电流增加

栅极氧化层随着MOSFET尺寸变小而越来越薄，目前主流的半导体制程中，甚至已经做出厚度仅有1.2纳米的栅极氧化层，大约等于5个原子叠在一起的厚度而已。在这种尺度下，所有的物理现象都在量子力学所规范的世界内，例如电子的穿隧效应（tunneling effect）。因为穿隧效应，有些电子有机会越过氧化层所形成的位能障壁（potential barrier）而产生漏电流，这也是今日集成电路芯片功耗的来源之一。

为了解决这个问题，有一些介电常数比二氧化硅更高的物质被用在栅极氧化层中。例如铪（Hafnium）和锆（Zirconium）的金属氧化物（二氧化铪、二氧化锆）等高介电常数的物质均能有效降低栅极漏电流。栅极氧化层的介电常数增加后，栅极的厚度便能增加而维持一样的电容大小。而较厚的栅极氧化层又可以降低电子通过穿隧效应穿过氧化

层的机率，进而降低漏电流。不过利用新材料制作的栅极氧化层也必须考虑其位能障壁的高度，因为这些新材料的传导带（conduction band）和价带（valence band）和半导体的传导带与价带的差距比二氧化硅小（二氧化硅的传导带和硅之间的高度差约为8ev），所以仍然有可能导致栅极漏电流出现。

[编辑]制程变异更难掌控

现代的半导体制程工序复杂而繁多，任何一道制程都有可能造成集成电路芯片上的组件产生些微变异。当MOSFET等组件越做越小，这些变异所占的比例就可能大幅提升，进而影响电路设计者所预期的效能，这样的变异让电路设计者的工作变得更为困难。

[编辑] MOSFET的栅极材料

理论上MOSFET的栅极应该尽可能选择电性良好的导体，多晶硅在经过重掺杂之后的导电性可以用在MOSFET的栅极上，但是并非完美的选择。目前MOSFET使用多晶硅作为的理由如下：

说，金属材料的功函数并不像半导体那么易于改变，如此一来要降低MOSFET的临界电压就变得比较困难。而且如果想要同时降低PMOS和NMOS的临界电压，将需要两种不同的金属分别做其栅极材料，对于制程又是一个很大的变量。

2. 硅—二氧化硅接面经过多年的研究，已经证实这两种材料之

间的缺陷（defect）是相对而言比较少的。反之，金属—绝缘体接面的缺陷多，容易在两者之间形成很多表面能阶，大为影响组件的特性。

3. 多晶硅的融点比大多数的金属高，而在现代的半导体制程中

习惯在高温下沉积栅极材料以增进组件效能。金属的融点低，将会影响制程所能使用的温度上限。

不过多晶硅虽然在过去二十年是制造MOSFET栅极的标准，但也有若干缺点使得未来仍然有部份MOSFET可能使用金属栅极，这些缺点如下：

mosfet

DMOS Application Note AN-D15 The following outline explains how to read and use Supertex MOSFET data sheets. The approach is simple and care has been taken to avoid getting lost in a maze of technical jargon. The VN3205 data sheet was chosen as an example because it has the largest choice of packages. The product nomenclature shown applies only to Supertex proprietary products. Advanced DMOS Technology This enhancement-mode (normally-off) DMOS FET transistors utilize a vertical DMOS structure and Supertex’s well-proven silicon-gate manufacturing process. This combination produces devices with the power handling capabilities of bipolar transistors and with the high input impedance and negative temperature coefficient inherent in MOS devices. Characteristic of all MOS structures, these devices are free from thermal runaway and thermally-induced secondary breakdown. Supertex vertical DMOS FETs are ideally suited to a wide range of switching and amplifying applications where high breakdown voltage, high input impedance, low input capacitance, and fast switching speed are desired. Maximum resistance from drain to source when device is fully turned on Drain to source breakdown voltage & drain to gate breakdown voltage Minimum drain current when device is fully turned on Understanding MOSFET Data BV DSS/R DS(ON)I D(ON) BV DGS(max)(min)SOT-89TO-92Quad P-DIP DIE 50V0.3? 3.0A VN3205N8VN3205N3VN3205N6VN3205ND Order Number / Package Ordering Information This section outlines main features of the product N-Channel Enhancement-Mode Vertical DMOS FETs Device Structure V:Vertical DMOS (discretes & quads) D:Vertical Depletion-Mode DMOS discretes T:Low threshold vertical DMOS discretes L:Lateral DMOS discretes Type of Channel ?N-Channel, or ?P-Channel Design Supertex Family number VN3205 Drain-to-Source Breakdown Voltage divided by 10. 05:50V 11/12/01 Supertex Inc. does not recommend the use of its products in life support applications and will not knowingly sell its products for use in such applications unless it receives an adequate "products liability

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从目前的角度来看MOSFET的命名，事实上会让人得到错误的印象。因为MOSFET里代表“metal”的第一个字母M，在当下大部分同类的组件里是不存在的。早期MOSFET的栅极（gate electrode）使用金属作为其材料，但随着半导体技术的进步，现代的MOSFET栅极早已用多晶硅取代了金属。 MOSFET在概念上属于“绝缘栅极场效应晶体管”（Insulated-Gate Field Effect Transistor, IGFET）。而IGFET的栅极绝缘层，有可能是其他物质，而非MOSFET使用的氧化层。有些人在提到拥有多晶硅栅极的场效应晶体管组件时比较喜欢用IGFET，但是这些IGFET多半指的是MOSFET。 MOSFET里的氧化层位于其通道上方，依照其操作电压的不同，这层氧化物的厚度仅有数十至数百埃（?）不等，通常材料是二氧化硅（silicon dioxide, SiO2），不过有些新的高级制程已经可以使用如氮氧化硅（silicon oxynitride, SiON）做为氧化层之用。 今日半导体组件的材料通常以硅（silicon）为首选，但是也有些半导体公司发展出使用其他半导体材料的制程，当中最著名的例如IBM 使用硅与锗（germanium）的混合物所发展的硅锗制程 （silicon-germanium process, SiGe process）。而可惜的是很多拥有良好电性的半导体材料，如砷化镓（gallium arsenide, GaAs），因为无法在表面长出品质够好的氧化层，所以无法用来制造MOSFET 组件。

如何看懂MOSFET规格书

如何看懂MOSFET规格书 作为一个电源方面的工程师、技术人员，相信大家对MOSFET 都不会陌生。在电源论坛中，关于MOSFET 的帖子也应有尽有：MOSFET 结构特点/工作原理、MOSFET 驱动技术、MOSFET 选型、MOSFET 损耗计算等，论坛高手、大侠们都发表过各种牛贴，我也不敢在这些方面再多说些什么了。 工程师们要选用某个型号的MOSFET，首先要看的就是规格书/datasheet，拿到MOSFET 的规格书/datasheet 时，我们要怎么去理解那十几页到几十页的内容呢本帖的目的就是为了和大家分享一下我对MOSFET 规格书/datasheet 的理解和一些观点，有什么错误、不当的地方请大家指出，也希望大家分享一下自己的一些看法，大家一起学习。PS: 1. 后续内容中规格书/datasheet 统一称为datasheet2. 本帖中有关MOSFET datasheet 的数据截图来自英飞凌IPP60R190C6 datasheet1VDSDatasheet 上电气参数第一个就是V(BR)DSS，即DS 击穿电压，也就是我们关心的MOSFET 的耐压 此处V(BR)DSS的最小值是600V，是不是表示设计中只要MOSFET上电压不超过600V MOSFET就能工作在安全状态

相信很多人的答案是“是!”，曾经我也是这么认为的，但这个正确答案是“不是!” 这个参数是有条件的，这个最小值600V是在Tj=25℃的值，也就是只有在Tj=25℃时，MOSFET上电压不超过600V 才算是工作在安全状态。 MOSFET V(BR)DSS是正温度系数的，其实datasheet上有一张V(BR)DSS 与Tj的关系图(Table 17)，如下：要是电源用在寒冷的地方，环境温度低到-40℃甚至更低的话，MOSFET V(BR)DSS值 所以在MOSFET使用中，我们都会保留一定的VDS的电压裕量，其中一点就是为了考虑到低温时MOSFET V(BR)DSS值变小了，另外一点是为了应对各种恶例条件下开关机的VDS电压尖峰。2ID相信大家都知道MOSFET 最初都是按xA, xV 的命名方式（比如20N60~），慢慢的都转变成Rds(on)和电压的命名方式(比如IPx60R190C6, 190 就是指Rds(on)~).其实从电流到Rds(on)这种命名方式的转变就表明ID 和Rds(on)是有着直接联系的，那么它们之间有什么关系呢在说明ID 和Rds(on)的关系之前，先得跟大家聊聊封装和结温：1). 封装：影响我们选择MOSFET 的条件有哪些a) 功耗跟散热性能-->比如：体积大的封装相比体积小的封装能够承受更大的损耗；铁封比塑封的散热性能更好.b) 对于

MOSFET基本认识及分类

MOSFET基本认识及分类 来源:电源谷作者:Blash 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： 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

MOSFET工作原理

MOSFET的原意是：MOS（Metal Oxide Semiconductor金属氧化物半导体），FET（Field Effect Transistor场效应晶体管），即以金属层（M）的栅极隔着氧化层（O）利用电场的效应来控制半导体（S）的场效应晶体管。 功率场效应晶体管也分为结型和绝缘栅型,但通常主要指绝缘栅型中的MOS型（Metal Oxide Semiconductor FET）,简称功率MOSFET（Power MOSFET）。结型功率场效应晶体管一般称作静电感应晶体管（Static Induction Transistor--SIT）。其特点是用栅极电压来控制漏极电流，驱动电路简单，需要的驱动功率小，开关速度快，工作频率高，热稳定性优于GTR，但其电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。 2.功率MOSFET的结构和工作原理 功率MOSFET的种类：按导电沟道可分为P沟道和N沟道。按栅极电压幅值可分为；耗尽型；当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道，增强型；对于N（P）沟道器件，栅极电压大于（小于）零时才存在导电沟道，功率MOSFET主要是N沟道增强型。 2.1.功率MOSFET的结构 功率MOSFET的内部结构和电气符号如图1所示；其导通时只有一种极性的载流子（多子）参与导电，是单极型晶体管。导电 机理与小功率MOS管相同，但结构上有较大区别，小功率MOS管

是横向导电器件，功率MOSFET大都采用垂直导电结构，又称为VMOSFET, （Vertical MOSFET），大大提高了MOSFET器件的耐压和耐电流能力。 按垂直导电结构的差异，又分为利用V型槽实现垂直导电的VVMOSFET和具有垂直导电双扩散MOS结构的VDMOSFET（Vertical Double-diffused MOSFET），本文主要以VDMOS器件为例进行讨论。 功率MOSFET为多元集成结构，如国际整流器公司（International Rectifier）的HEXFET采用了六边形单元；西门子公司（Siemens）的SIPMOSFET采用了正方形单元；摩托罗拉公司（Motorola）的TMOS采用了矩形单元按“品”字形排列。 2.2.功率MOSFET的工作原理 截止：漏源极间加正电源，栅源极间电压为零。P基区与N 漂移区之间形成的PN结J1反偏，漏源极之间无电流流过。

场效应管和mos管的区别综述

功率场效应晶体管MOSFET 1.概述 MOSFET的原意是：MOS（Metal Oxide Semiconductor金属氧化物半导体），FET（Field Effect Transistor场效应晶体管），即以金属层（M）的栅极隔着氧化层（O）利用电场的效应来控制半导体（S）的场效应晶体管。 功率场效应晶体管也分为结型和绝缘栅型,但通常主要指绝缘栅型中的MOS型（Metal Oxide Semiconductor FET）,简称功率MOSFET（Power MOSFET）。结型功率场效应晶体管一般称作静电感应晶体管（Static Induction Transistor——SIT）。其特点是用栅极电压来控制漏极电流，驱动电路简单，需要的驱动功率小，开关速度快，工作频率高，热稳定性优于GTR，但其电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。 2.功率MOSFET的结构和工作原理 功率MOSFET的种类：按导电沟道可分为P沟道和N沟道。按栅极电压幅值可分为；耗尽型；当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道，增强型；对于N（P）沟道器件，栅极电压大于（小于）零时才存在导电沟道，功率MOSFET主要是N沟道增强型。 2.1功率MOSFET的结构 功率MOSFET的内部结构和电气符号如图1所示；其导通时只有一种极性的载流子（多子）参与导电，是单极型晶体管。导电机理与小功率MOS管相同，但结构上有较大区别，小功率MOS管是横向导电器件，功率MOSFET大都采用垂直导电结构，又称为VMOSFET （Vertical MOSFET），大大提高了MOSFET器件的耐压和耐电流能力。 按垂直导电结构的差异，又分为利用V型槽实现垂直导电的VVMOSFET和具有垂直导电双扩散MOS结构的VDMOSFET（Vertical Double-diffused MOSFET），本文主要以VDMOS 器件为例进行讨论。 功率MOSFET为多元集成结构，如国际整流器公司（International Rectifier）的HEXFET 采用了六边形单元；西门子公司（Siemens）的SIPMOSFET采用了正方形单元；摩托罗拉公司（Motorola）的TMOS采用了矩形单元按“品”字形排列。 2.2功率MOSFET的工作原理 截止：漏源极间加正电源，栅源极间电压为零。P基区与N漂移区之间形成的PN结J1 反偏，漏源极之间无电流流过。 导电：在栅源极间加正电压UGS，栅极是绝缘的，所以不会有栅极电流流过。但栅极的正电压会将其下面P区中的空穴推开，而将P区中的少子—电子吸引到栅极下面的P区表面 当UGS大于UT（开启电压或阈值电压）时，栅极下P区表面的电子浓度将超过空穴浓度，使P型半导体反型成N型而成为反型层，该反型层形成N沟道而使PN结J1消失，漏极和源极导电。 2.3功率MOSFET的基本特性

MOSFET的分类与区别

MOSFET的分类与区别： JFET是小信号器件，通态电阻大，常用于射频工作场合；MOSFET，特别是功率MOSFET，现在用于功率场合。对于相同的电压和模片区域，P沟道的通态电阻更高，并且价格也更高。所以绝大多数场合使用NMOS；当然，在一些高端驱动的场合，驱动PMOS要简单的多。 虽然MOSFET常用于同步整理中，但不考虑体二极管MOSFET也是双向导通的——漏极到源极、源极到漏极都可以导通电流。在门极和源极之间加一个电压就可以双向导通了。在同步整流中，这个反向导通直接短路体二极管，因为电流和导通电阻RDSon远小于体二极管的压降。 MOSFET的损耗： MOSFET的损耗由三部分组成：导通损耗、开关损耗、及门极充电损耗；先讨论导通损耗。导通损耗： 当MOSFET全部导通时，漏源极之间存在一个电阻，这个损耗功率的大小取决于MOSFET 流过的电流大小：P=I2RDSon。但是，值得注意的是，这个电阻会随着温度的升高而增大（典型的关系是：R(T)=R(25℃)*1.007exp(T-25℃)）;因此要想知道MOSFET内部真是结温，就要计算出总的功率损耗，算出由此引起（乘以热阻）的温升是多少，然后，重新计算基于新的温度条件下的电阻值，反复如此计算，直到计算收敛为止。注意，由于真实的热阻并不是很清楚，这种计算一次迭代就足够精确了。如果一次迭代后不收敛，那么损耗功率可能已经超过器件的承受功率了。 关于RDon，你会发现“逻辑电平”FET存在不足，它们的门极阈值电压确实比普通FET要低，但是正常驱动时，它们的导通电阻较大。典型逻辑电平的FET在VGS为4.5V时RDon 值可能是VGS为10V时的两倍。 门极充电损耗； 虽然没有消耗在MOSFET内部，是由于MOSFET有一个等效的门极电容所引起的。（不管消耗在器件上还是门极驱动电阻上。）虽然电容和门极电压关系是极度非线性函数关系，许多器件手册上给出了门极电压达到一定电平值V时总的门极电荷Qg。那么，频率为fs时，这些门极电容产生的损耗为P=Qg*V*fs。注意这里没有系数0.5。如果实际应用中，驱动门极时真实门极电压与手册中的具体数字不同，把手册中的所给的电荷值和两个驱动电压的比值相乘或许是一个比较好的近似。当实际电压大于手册给出的电压时，这种近似更精确。（对于高手来说，近似估计的限制因素是需要知道到底给米勒电容充电所需要的电荷量） 开关损耗：

MOSFET的基本原理

MOSFET的基本原理 功率场效应管(Power MOSFET)也叫电力场效应晶体管，是一种单极型的电压控制器件，不但有自关断能力,而且有驱动功率小,开关速度高、无二次击穿、安全工作区宽等特点。由于其易于驱动和开关频率可高达500kHz，特别适于高频化电力电子装置，如应用于DC/DC变换、开关电源、便携式电子设备、航空航天以及汽车等电子电器设备中。但因为其电流、热容量小，耐压低，一般只适用于小功率电力电子装置。 一、电力场效应管的结构和工作原理 电力场效应晶体管种类和结构有许多种，按导电沟道可分为P沟道和N沟道，同时又有耗尽型和增强型之分。在电力电子装置中，主要应用N沟道增强型。 电力场效应晶体管导电机理与小功率绝缘栅MOS管相同，但结构有很大区别。小功率绝缘栅MOS管是一次扩散形成的器件，导电沟道平行于芯片表面，横向导电。电力场效应晶体管大多采用垂直导电结构，提高了器件的耐电压和耐电流的能力。按垂直导电结构的不同，又可分为2种：V形槽VVMOSFET和双扩散VDMOSFET。 电力场效应晶体管采用多单元集成结构，一个器件由成千上万个小的MOSFET组成。N沟道增强型双扩散电力场效应晶体管一个单元的部面图，如图1(a)所示。电气符号，如图1(b) 所示。 电力场效应晶体管有3个端子：漏极D、源极S和栅极G。当漏极接电源正，源极接电源负时，栅极和源极之间电压为0，沟道不导电，管子处于截止。如果在栅极和源极之间加一正向电压U GS，并且使U GS大于或等于管子的开启电压U T，则管子开通，在漏、源极间流过电流I D。U GS超过U T越大，导电能力越强，漏极电流越大。 二、电力场效应管的静态特性和主要参数 Power MOSFET静态特性主要指输出特性和转移特性，与静态特性对应的主要参数有漏极击穿电压、漏极额定电压、漏极额定电流和栅极开启电压等。 1、静态特性

MOSFET参数详解

Power MOSFET Technical Training Datasheet Overview Giovanni Privitera Senior Product Engineer MOSFET & IGBT DIVISION giovanni.privitera@https://www.sodocs.net/doc/274114310.html,

Maximum Ratings Represent the extreme capability of the devices.To be used as worst conditions (single parameter) that the design should guarantee will not be exceeded. [only VDS & VDGR may be exceeded in limited avalanche conditions]Never exceed !!!!!!!!!!!!

The avalanche breakdown voltage of ST’s PowerMOSFET is always higher than its voltage rating due to normal production process margins. In order to achieve high forecasted reliability the worst case operating voltage should be lower than the maximum one. The maximum voltage during turn off should not exceed 70 to 90% of the rated voltage. This derating is suggested by the years of experience.For the Drain-Gate Voltage capability (Rgs to avoid floating gate)

功率MOSFET教程

功率MOSFET教程 作者：Jonathan Dodge Microsemi Corporation 众所周知，由于采用了绝缘栅，功率MOSFET器件只需很小的驱动功率，且开关速度优异。可以说具有“理想开关”的特性。其主要缺点是开态电阻(R DS(on))和正温度系数较高。本教程阐述了高压N型沟道功率MOSFET的特性，并为器件选择提供指导。最后，解释了Microsemi公司Advanced Power Technology (ATP) MOSFET的数据表。 功率MOSFET结构 图1为APT N型沟道功率MOSFET剖面图(本文只讨论N型沟道MOSFET)。在栅极和源极间加正压，将从衬底抽取电子到栅极。如果栅源电压等于或者高于阈值电压，栅极下沟道区域将积累足够多的电子从而产生N型反型层；在衬底形成导电沟道(MOSFET被增强)。电子在沟道内沿任意方向流动。电子从源极流向漏极时，产生正向漏极电流。沟道关断时，正向漏极电流被阻断，衬底与漏极之间的反偏PN结维持漏源之间的电势差。对于N型MOSFET，正向导通时，只有电子流，没有少子。开关速度仅受限于MOSFET内寄生电容的充电和放电速率。因此，开关速率可以很快，开关损耗很低。开关频率很高时，这让功率MOSFET具有很高的效率。 图1：N型沟道MOSFET剖面图。 开态电阻 开态电阻R DS(on)主要受沟道、JFET(积累层)、漂移区和寄生效应(多层金属，键和线和封装)等因素的影响电压超过150V时，R DS(on)主要取决于漂移区电阻。

图2：R DS(on)与电流的关系。 高压MOSFET中R DS(on)与电流的相关较弱。电流增大一倍R DS(on)仅提高了6%，见图2。 图3：R DS(on)与温度的关系。 相反，温度对R DS(on)的影响很大。如图3，温度从25℃升高到125℃，开态电阻提高近一倍。图3中曲线的斜率反映了R DS(on)的温度系数，由于载流子仅为多子，该温度系数永远为正。随着温度的升高，正温度系数将使导通损耗按照I2R增大。 功率MOSFET并联时，正的R DS(on)温度系数可以保证热稳定性，这是其很好的特性。然而，不能保证各分路的电流均匀。这一点容易被误解。MOSFET易于并联正是因为其参数的分布狭窄，特别是R DS(on)。并且与正温度系数相结合，可避免电流独占。

MOSFET分类

什么是耗尽型（ depletion mode）MOSFET 根据导电方式的不同，MOSFET又分增强型、耗尽型。耗尽型是指，当VGS=0时即形成沟道，加上正确的VGS时，能使多数载流子流出沟道，因而“耗尽”了载流子，使管子转向截止。 耗尽型MOS场效应管，是在制造过程中，预先在SiO2绝缘层中掺入大量的正离子，因此，在UGS=0时，这些正离子产生的电场也能在P型衬底中“感应”出足够的电子，形成N型导电沟道。 当UDS>0时，将产生较大的漏极电流ID。如果使UGS<0，则它将削弱正离子所形成的电场，使N沟道变窄，从而使ID减小。当UGS更负，达到某一数值时沟道消失，ID=0。使ID=0的UGS我们也称为夹断电压，仍用UP表示。UGS

(a) 结构示意图(b) 转移特性曲线 图标区别： 中间G是虚线：增强型，上图实列是N沟道增强型 、

MOSFET基本原理

Principle of MOSFET 功率场效应管(Power MOSFET)也叫电力场效应晶体管，是一种单极型的电压控制器件，不但有自关断能力,而且有驱动功率小,开关速度高、无二次击穿、安全工作区宽等特点。由于其易于驱动和开关频率可高达500kHz，特别适于高频化电力电子装置，如应用于DC/DC变换、开关电源、便携式电子设备、航空航天以及汽车等电子电器设备中。但因为其电流、热容量小，耐压低，一般只适用于小功率电力电子装置。 一、电力场效应管的结构和工作原理 电力场效应晶体管种类和结构有许多种，按导电沟道可分为P沟道和N沟道，同时又有耗尽型和增强型之分。在电力电子装置中，主要应用N沟道增强型。 电力场效应晶体管导电机理与小功率绝缘栅MOS管相同，但结构有很大区别。小功率绝缘栅MOS管是一次扩散形成的器件，导电沟道平行于芯片表面，横向导电。电力场效应晶体管大多采用垂直导电结构，提高了器件的耐电压和耐电流的能力。按垂直导电结构的不同，又可分为2种：V形槽VVMOSFET和双扩散VDMOSFET。 电力场效应晶体管采用多单元集成结构，一个器件由成千上万个小的MOSFET组成。N沟道增强型双扩散电力场效应晶体管一个单元的部面图，如图1(a)所示。电气符号，如图1(b)所示。

电力场效应晶体管有3个端子：漏极D、源极S和栅极G。当漏极接电源正，源极接电源负时，栅极和源极之间电压为0，沟道不导电，管子处于截止。如果在栅极和源极之间加一正向电压U GS，并且使U GS大于或等于管子的开启电压U T，则管子开通，在漏、源极间流过电流I D。U GS超过U T越大，导电能力越强，漏极电流越大。 二、电力场效应管的静态特性和主要参数 Power MOSFET静态特性主要指输出特性和转移特性，与静态特性对应的主要参数有漏极击穿电压、漏极额定电压、漏极额定电流和栅极开启电压等。{{分页}} 1、静态特性 （1）输出特性 输出特性即是漏极的伏安特性。特性曲线，如图2(b)所示。由图所见，输出特性分为截止、饱和与非饱和3个区域。这里饱和、非饱和的概念与GTR不同。饱和是指漏极电流I D不随漏源电压U DS的增加而增加，也就是基本保持不变；非饱和是指地U CS 一定时，I D随U DS增加呈线性关系变化。 （2）转移特性

如何使用MOSFET(最易懂的资料)

如何使用MOSFET[工程实践] 看到许多的朋友对MOSFET不是很熟悉,我简单的给大家介绍一下,以后如果有时间,再详细讨论. 金属-氧化层-半导体-场效晶体管，简称金氧半场效晶体管（Metal-O xide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET）是一种可以广泛使用在类比电路与数位电路的场效晶体管（field-effect transistor）。MOSFET依照其“通道”的极性不同，可分为n-type与p-type的MOSF ET，通常又称为NMOSFET与PMOSFET. MOSFET是一个时代产物,他开关速度快/输入阻抗大/热稳定性好等等优点,已经成为工程师们的首选.如果非要说说MOSFET的缺点,就是他容易被静电破坏,复杂电路中驱动电路比较繁琐(这个就是我们接下来要着重讨论的). 我们先看看MOSFET的模样和符号: 第一个就是我常用的IRF3205,TO-220封装.同样的N沟道MOSFET还有I RF530等等,P沟道的,我们常用的是IRF9540.当然,MOSFET的型号太多太多了,

国内的MOSFET也是多如牛毛,我之所以说这两种型号,是因为这两种从哪里都能买到,方便讨论,我们也使用许多其他的型号,大多直接和厂家联系的,不方便购买.MOSFET还有很多其他的封装形式,包括小功率的贴片封装. 接下来,说说MOSFET的特点: （1）开关速度非常快。 （2）高输入阻抗和低电平驱动。 这个特点是什么意思呢,意思就是MOSFET是电压驱动型器件,他不像三极管那样,是对电流的放大,三极管的基极必须有电流流入,三极管才能工作.而MO SFET的输入阻抗高达10的7次方,这就意味着,你只要在MOSFET的门极(G)上加一个高电平(当然,电压要高点,最好在10V左右),MOSFET就会导通,你完 全不需要考虑驱动能力的问题,因为根本就没有电流从门极流入.这里需要注意的是,MOSFET的门极驱动电压也不是没有要求的,如果你的驱动电压过低, 比如说3V,就会造成MOSFET的导通阻值增大,其实就是没有完全导通,这个时候MOSFET就会发热严重,甚至烧毁.其实,说到导通不得不说说MOSFET的这个大优点,就是他正常导通的时候,正向导通电阻极其的小,只有0.01欧姆,是不是很带劲. （3）安全工作区宽。 （4）热稳定性高。 （5）易于并联使用。 （6）跨导高度线性。 （7）管内存在漏源二极管。 这个有必要说一说,MOSFET的符号是我们前面提到的图不假,但是实际中的MOSFET内部电路不是这样的.我们来看看IRF3205的DataSheet里面的说 明: 朋友们看出哪里不同了吗?对了,在实际的MOSFET中会有一个续流二极管,这个二极管反接在MOSFET的DS之间,起到回路续流的作用,我们就不需要再外接续流二极管了.其实,这个二极管是由于MOSFET的内部结构形成的,并不是厂家特意要加上去的,倒是没有续流二极管的MOSFET不常见(我是没有用过,也没有见过,不知道有没有).有了这个续流二极管就意味着什么呢?除了省了一个二极管,最主要的是,如果你将DS接反,就会出现你不能关断MOSFET的情况.

MOSFET浅析

MOSFET简析 极限值 极限值即意味着器件能常受到及抵挡住的最大电压力和热压力。这就需要在器件的设计系统中仔细考虑不能超出极限值和压力所施加在器件上造成期间的永久性的损坏。 BV DSS(V)：漏源电压 BV DSS被外延片的电阻率和厚度所决定。 如图1中所示，BV DSS被测量在源极与栅极短接且漏极与源极 为一个反向偏置的典型电路中。与双极型晶体管不同，这里 不存在有二次击穿效应。 一些应用中常用到高压MOSFET，MOSFET的BV DSS在 一个时期的一定时间后可能下降，因此为了防止这种现象， 设计系统可能被设计了足够的BV DSS的增益；另一种预防的 办法是经常被使用的比BV DSS的电压低一个等级的钳位二极 管。当然结温度的升高也会引起BV DSS电压的增高。 I D(A)@25℃:漏极电流图1.N沟道BV DSS测试电路 最大电流就是器件工作在环境温度为25摄氏度的值。 这个参量受以下参数的影响（如图2） ①R DS(on)：导通电阻 ②Pd：最大的封装损耗功率 ③管芯尺寸 ④最大的结温度 以SFP50N06（60V，50A）为例： 其中，Rth(j-c)=1.15；Tc=环境温度；图2.漏极电流与环境温度图 结温度(Tj)=150℃；Rds(on)=漏源间开启静态电阻在Tj=150℃时。 I DM(A):漏极脉冲电流 I DM(A)被定义为器件在工作中受到不连续的250微秒脉冲冲击时的最大电流。通常基于I D(A)的漏极脉冲电流有四次。I DM(A)随着环境温度的变化而变化，它的特性被静态的V DS-I D转移曲线的数据段所显示。 I DM(A)受下列器件参数的影响： ①Rds(on) ②Pd(max) ③焊线的线直径 ④管芯尺寸，最大的结温度

MOSFET基础

MOSFETs Basics MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) have been used in power electronics applications since thee early 80's due to their appreciable current carrying and off-state voltage blocking capability with low on-state voltage drop. They have managed to replace BJTs in many applications due to their simpler gate drive requirements and higher positive temperature coefficient which allows devices to be paralleled for higher current capabilities. 1. Introduction A number of different types of MOSFET are produced which have slightly different operating mechanisms and characteristics. Figure 1 graphically illustrates the differences between the four different types. Figure 1: The steady state characteristics of different types of MOSFET N-channel enhancement type MOSFETS are the most popular for use in power switching circuits and applications. The drive voltage or voltage applied between gate and source to switch the MOSFET ON must exceed a threshold value V T 4V although values of 10 - 12V are actually needed to ensure the MOSFET is fully switched ON. Reducing the drive voltage to below V T will cause the MOSFET to turn OFF. Various manufacturers produce power MOSFETs under the names HEXFET (National), VMOS (Phillips), SIPMOS (Siemens) and all consist of various physical designs diffused into an epitaxial substrate in multiple parallel configurations. MOSFETs unfortunately although very fast switching cannot support large currents and voltages and develop larger drain-source voltages when ON compared to the V ce_sat of a BJT. Some typical ratings for single MOSFETs are: Table 1: Typical MOSFET ratings I D V DSS R DS V GS (for I D )V T

MOSFET

MOSFET 功率场效应晶体管MOSFET 1.概述 MOSFET的原意是：MOS（Metal OxideSemiconductor金属氧化物半导体），FET（FieldEffectTransistor 场效应晶体管），即以金属层（M）的栅极隔着氧化层（O）利用电场的效应来控制半导体（S）的场效应晶体管。 功率场效应晶体管也分为结型和绝缘栅型,但通常主要指绝缘栅型中的MOS型（Metal OxideSemiconductorFET）,简称功率MOSFET（PowerMOSFET）。结型功率场效应晶体管一般称作静电感应晶体管（StaticInductionTransistor——SIT）。其特点是用栅极电压来控制漏极电流，驱动电路简单，需要的驱动功率小，开关速度快，工作频率高，热稳定性优于GTR，但其电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。 2.功率场效应晶体管MOSFET的结构和工作原理 功率MOSFET的种类：按导电沟道可分为P沟道和N沟道。按栅极电压幅值可分为；耗尽型；当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道，增强型；对于N（P）沟道器件，栅极电压大于（小于）零时才存在导电沟道，功率MOSFET主要是N沟道增强型。 2.1功率MOSFET的结构 功率MOSFET的内部结构和电气符号如图1所示；其导通时只有一种极性的载流子（多子）参与导电，是单极型晶体管。导电机理与小功率mos管相同，但结构上有较大区别，小功率MOS管是横向导电器件，功率MOSFET大都采用垂直导电结构，又称为VMOSFET（VerticalMOSFET），大大提高了MOSFET器件的耐压和耐电流能力。 按垂直导电结构的差异，又分为利用V型槽实现垂直导电的VVMOSFET和具有垂直导电双扩散MOS 结构的VDMOSFET（VerticalDouble-diffusedMOSFET），本文主要以VDMOS器件为例进行讨论。 功率MOSFET为多元集成结构，如国际整流器公司（InternationalRectifier）的HEXFET采用了六边形单元；西门子公司（Siemens）的SIPMOSFET采用了正方形单元；摩托罗拉公司（Motorola）的TMOS采

MOSFET结构及其工作原理

MOSFET结构及其工作原理 1.概述 MOSFET的原意是：MOS（Metal Oxide Semiconductor金属氧化物半导体），FET（Field Effect Transistor场效应晶体管），即以金属层（M）的栅极隔着氧化层（O）利用电场的效应来控制半导体（S）的场效应晶体管。 功率场效应晶体管也分为结型和绝缘栅型,但通常主要指绝缘栅型中的MOS 型（Metal Oxide Semiconductor FET）,简称功率MOSFET（Power MOSFET）。结型功率场效应晶体管一般称作静电感应晶体管（Static Induction Transistor——SIT）。其特点是用栅极电压来控制漏极电流，驱动电路简单，需要的驱动功率小，开关速度快，工作频率高，热稳定性优于GTR， 但其电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。 2.功率MOSFET的结构和工作原理 功率MOSFET的种类：按导电沟道可分为P沟道和N沟道。按栅极电压幅值可分为；耗尽型；当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道，增强型；对于N（P）沟道器件，栅极电压大于（小于）零时才存在导电沟道，功率MOSFET主要是N沟道增强型。 2.1功率MOSFET的结构 功率MOSFET的内部结构和电气符号如图1所示；其导通时只有一种极性的载流子（多子）参与导电，是单极型晶体管。导电机理与小功率mos管相同，但 结构上有较大区别，小功率MOS管是横向导电器件，功率MOSFET 大都采用垂直导电结构，又称为VMOSFET（Vertical MOSFET），大大提高了MOSFET器件的耐压和耐电流能力。