金属-氧化物半导体场效应晶体管,简称金氧半场效晶体管(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晶体管(field-effect transistor)。
MOSFET依照其“通道”(工作载流子)的极性不同,可分为“N型”与“P型” 的两种类型,通常又称为NMOSFET与PMOSFET,其他简称上包括NMOS、PMOS等。
工作原理
要使增强型N沟道MOSFET工作,要在G、S之间加正电压VGS及在D、S之间加正电压VDS,则产生正向工作电流ID。改变VGS的电压可控制工作电流ID。若先不接VGS(即VGS=0),在D与S极之间加一正电压VDS,漏极D与衬底之间的PN结处于反向,因此漏源之间不能导电。
如果在栅极G与源极S之间加一电压VGS。此时可以将栅极与衬底看作电容器的两个极板,而氧化物绝缘层作为电容器的介质。当加上VGS时,在绝缘层和栅极界面上感应出正电荷,而在绝缘层和P型衬底界面上感应出负电荷。
这层感应的负电荷和P型衬底中的多数载流子(空穴)的极性相反,所以称为“反型层”,这反型层有可能将漏与源的两N型区连接起来形成导电沟道。当VGS电压太低时,感应出来的负电荷较少,它将被P型衬底中的空穴中和,因此在这种情况时,漏源之间仍然无电流ID。
当VGS增加到一定值时,其感应的负电荷把两个分离的N区沟通形成N沟道,这个临界电压称为开启电压(或称阈值电压、门限电压),用符号VT表示(一般规定在ID=10uA时的VGS作为VT)。当VGS继续增大,负电荷增加,导电沟道扩大,电阻降低,ID也随之增加,并且呈较好线性关系,如图3所示。
此曲线称为转换特性。因此在一定范围内可以认为,改变VGS来控制漏源之间的电阻,达到控制ID的作用。由于这种结构在VGS=0时,ID=0,称这种MOSFET为增强型。另一类MOSFET,在VGS=0时也有一定的ID(称为IDSS),这种MOSFET称为耗尽型。
它的转移特性如图5所示。VP为夹断电压(ID=0)。耗尽型与增强型主要区别是在制造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型硅内形成一N型硅薄层而形成一导电沟道,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。
在电子电路上的应用
1、数字电路
数字科技的进步,如微处理器运算性能不断提升,带给深入研发新一代金氧半场效晶体管更多的动力,这也使得金氧半场效晶体管本身的工作速度越来越快,几乎成为各种半导体有源组件中最快的一种。
金氧半场效晶体管在数字信号处理上最主要的成功来自互补式金属氧化物半导体逻辑电路的发明,这种结构最大的好处是理论上不会有静态的功率损耗,只有在逻辑门的切换动作时才有电流通过。
互补式金属氧化物半导体逻辑门最基本的成员是互补式金属氧化物半导体反相器,而所有互补式金属氧化物半导体逻辑门的基本工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。
金氧半场效晶体管在数字电路上应用的另外一大优势是对直流信号而言,金氧半场效晶体管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金氧半场效晶体管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。
这让金氧半场效晶体管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。
2、模拟电路
有一段时间,金氧半场效晶体管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,如晶体管的跨导或是电流的驱动力上,金氧半场效晶体管不如BJT来得适合模拟电路的需求。但是随着金氧半场效晶体管技术的不断演进,今日的CMOS技术也已经可以符合很多模拟电路的规格需求。
以上内容参考 百度百科-MOSFET
MOSFET全称Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor,中文名为金属-氧化物半导体场效应晶体管,简称金氧半场效晶体管或MOS管,是一种可以使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管。
功率MOSFET则指处于功率输出级MOSFET器件,通常工作电流大于1A。由于功率器件的分类方式多样,且各分类方式的分类逻辑并不存在上下包含的关系,因此在这里我们从驱动方式、可控性、载流子类型这三个分类维度将功率MOSFET定义为电压驱动的全控式单极型功率器件。
由于功率MOSFET往往追求高频率与低功耗,且多用作开关器件,因此N沟道增强型是大多数功率MOSFET的选择。功率MOSFET自1976年诞生以来,不断面对着社会电气化程度的提 高所带来的对于功率半导体的更高性能需求。对于功率MOSFET而言,主要的性能提 升方向包括三个方面:更高的频率、更高的输出功率以及更低的功耗。
为了实现更高的性能指标,功率MOSFET主要经历了制程缩小、技 术变化、工艺进步与材料迭代这4个层次的演进过程,其中由于功率MOSFET更需要功率处理能力而非运算速度,因此制程缩小这一层次的演进已在2000年左右基本上终结了,但其他的3个层次的演进仍在帮助功率MOSFET不断追求着更高的功率密度与更低的功耗。
静态存储器,动态存储器。根据试题:现在的随机存取存储器多为MOS型半导体电路,分为()。A.随机存取存储器。B.只读存储器。C.静态存储器。D.动态存储器。,答案是C,D,所以mos型半导体电路分为静态存储器,动态存储器。
MOS电路为单极型积体电路,又称为MOS积体电路,它采用金属-氧化物半导体场效应管(MetalOxideSemi-conductorFieldEffectTransistor,缩写为MOSFET)制造,其主要特点是结构简单、制造方便、集成度高、功耗低,但速度较慢。
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