Wprowadzenie do MOSFET: 11 ważnych wyjaśnień

Temat dyskusji: podstawy MOSFET

  • Co to jest MOSFET?
  • Podstawy MOSFET
  • Rodzaje MOSFET
  • Zasada działania MOSFET
  • Zastosowanie MOSFET
  • Różne efekty kanałowe w podstawach MOSFET

Co to jest MOSFET?

Definicja MOSFET:

"Połączenia Półprzewodnikowy efekt polowy z tlenkiem metaluprzeciwnik (MOSFET), jest formą izolowanego tranzystora polowego z bramką, który jest utworzony przez sterowalne półprzewodniki na bazie utlenionego krzemu ”.

Różne typy MOS:

  • · MOSFET z kanałem P.
  • · MOSFET z kanałem N

Różne typy urządzeń MOSFET:

  • · Tryb wzmocnienia MOSFET
  • · Tryb wyczerpania MOSFET

Symbol MOSFET

MOSFET 1024x748 1
Podstawy MOSFET: Symbol MOSFET

Zasada działania MOSFET:

Podstawy MOSFET

FET pracuje jako przewodzący kanał półprzewodnikowy z 2 stykami - „SOURCE” i DRAIN. Złącze GATE może być rozumiane jako obwód z 2 końcówkami jako struktura MOS działająca jako prostujący tryb odwrotnego polaryzacji. Zwykle impedancja GATE jest wyższa w klasycznych sytuacjach roboczych.

FET zgodnie z tymi standardami to zwykle MOSFET, JFET, metal-półprzewodnik FET (MESFET) i heterostrukturalny FET. Spośród tych FET, MOSFET jest jednym z najważniejszych i powszechnie wykorzystywanych do różnych zastosowań.

W krzemowym MOSFET-ie zacisk GATE jest zwykle izolowany specjalną warstwą SiO2. Nośniki ładunku kanału przewodzącego wytwarzają przeciwny ładunek, tj. W tym przypadku podłoże typu p dla kanału n i „dziury” dla podłoża typu n dla kanału p. Będzie to indukowane w półprzewodniku na krawędzi izolatora krzemowego przez przyłożone napięcie w zacisku GATE. E- będzie wchodził i wychodził z kanału przy źródle n + i końcówkach drenu połączonych z n-kanałowym tranzystorem polowym z tlenkiem metalu i półprzewodnikiem. Będą to styki p + podczas tranzystora polowego typu p typu metal-tlenek-półprzewodnik.

Układ Mosfet
Podstawy MOSFET: Typowy układ MOSFET z radiatorem
Kredyt obrazu: WilltronaTranzystor y disipadorCC BY-SA 3.0

Warstwa MOSFET

MOSFET warstwa 1
Podstawy MOSFET: warstwy MOSFET w strukturze metal – tlenek – półprzewodnik na krzemie typu p Źródło zdjęcia:MOS_Kondensator.pngWarzy ohare Praca pochodna: Fred the Oyster (mówić), Kondensator MOSCC BY-SA 3.0

Wdrożenie MOSFET:

Tranzystory polowe metal-tlenek-półprzewodnik pracują jako obwód dyskretny, a także jako element aktywny. W chwili obecnej obwody te są skalowane do zakresu głębokiego poniżej mikrometra. W chwili obecnej standardowa technologia CMOS o wielkości 0.13 mikrometra jest wykorzystywana do VLSI technologii, aw przyszłości będzie istniała technologia 0.1 mikrometra, z pewnym ulepszeniem prędkości i zakresu integracji.

Technologia CMOS łączy się z tranzystorem polowym z kanałem typu n i p, z efektem polowym z półprzewodnikiem metalowo-tlenkowym, aby zużywać bardzo mniej energii bez ograniczania szybkości działania. Nowa technologia SOI umożliwia trójwymiarową integrację z wieloma warstwami, co powoduje elektryzujący wzrost głupoty integracji. Nowatorskie i wzbogacone struktury oraz połączenie technologii Bi-CMOS prawdopodobnie doprowadzą do dalszych ulepszeń. Jednym z wyłaniających się obszarów CMOS jest różnorodność zastosowań, od urządzeń audio z zakresu kHz do nowoczesnych aplikacji bezprzewodowych działających w zakresie GHz.

MOS
Podstawy MOSFET: Regiony MOSFET, Zdjęcie – Cyril BUTTAY, Boczny mosfetCC BY-SA 3.0

Efekt krótkiego kanału w MOSFET:

Zwykle rozmiary FET są oceniane na podstawie współczynnika kształtu urządzenia. Jest to stosunek długości bramki do aktywnego pomiaru pionowego FET. Wymiar prostopadły dla szerokości tlenku jest mierzony jako parametr di, głębokość źródła i połączenia odpływu jest traktowana jako parametr rj. Głębokość ubytku źródła i odprowadzenia ścieków określa parametr Ws i Wd odpowiednio. Niski współczynnik kształtu jest identyczny z charakterystyką krótkiego kanału.

                 L <Lmin(µm) = 0.4 [rj(µm) di(Å) (W.d + W.s)2(µm2)]1/3

Kiedy L jest mniejsze niż Lmin,.

Napięcie progowe tranzystora polowego z tlenkiem metalu i półprzewodnika jest traktowane jako VT . Sterowanie bramką wpływa na to napięcie na wiele sposobów. Ogólnie rzecz biorąc, opłaty za zubożenie w pobliżu źródła i drenażu są pod wspólną kontrolą. Ładunek rozwinie umiarkowanie wyższą część nośnika ładunku GATE. Ładunek zubożający w pobliżu drenu napełnia się wraz ze wzrostem napięcia polaryzacji źródła drenu, powodując dodatkowe VDS-zależne przesunięcie napięcia progowego .

VT to rodzaj bariery połączonej z nośnikiem wtryskiwanym od źródła do kierunku kanału. Bariera ta jest znacznie regulowana przez zastosowanie napięcia polaryzacji drenu. W n-kanale Tranzystory polowedren spada napięcie progowe i równoczesny wzrost prądu progowego wraz ze wzrostem VDS.

Efekt wysokiego pola MOSFET:

W przypadku polaryzacji dren-źródło tranzystora polowego rośnie w kierunku napięcia nasycenia drenu, które określa się jako „V.Sobota „wszędzie tam, gdzie w pobliżu drenażu powstaje zakres wyższego pola elektrycznego. Prędkość e- w tym regionie zostanie nasycona. W rejonie nasycenia długość rozpatrywana jako ΔL wysokiego pola rośnie wraz ze wzrostem V źródłaDS, a zachowuje się tak, jakby długość kanału w efekcie została zmniejszona o parametr ΔL. Zjawisko to jest określane jako modulacja długości kanału lub po prostu określane jako CLM w podstawach MOSFET. Kolejne uproszczone linki manifestacji VDS do długości regionu nasyconego jest następująca:

                                             VDS = VP + Vα [exp (l / l) -1]]

gdziekolwiek Vp, Vα, l są parametrami powiązanymi z prędkością e-nasycenia. Tutaj, Vp jest potencjałem w punkcie nasycenia w kanale, który jest powszechnie szacowany przez parametr VSobota . Zgodność tę uzyskano w potencjalnym podsumowaniu uzyskanym z modelu symulacyjnego 2D N-kanałowego tranzystora MOSFET.

Efekty Hot Carrier:

Efekt gorącego nośnika jest jednym z najważniejszych problemów przy zmniejszaniu rozmiaru FET do głębokiego sub mikrometra, który zmniejsza długość kanału przy zachowaniu wysokiego poziomu zasilania. Są one zwiększone do natężenia pola elektrycznego i powodów przyspieszenia i ogrzewania naładowanych nośników. Kompleksowy model prądu podłoża jest bardzo trudny do modelowania na poziomie obwodu.

Zależność od temperatury i samonagrzewanie:

Podstawowe obwody MOSFET działają w różnych środowiskach, w tym w różnych zakresach temperatur. Ciepło wytwarzane z rozpraszania mocy w obwodzie jest również istotne i należy również wziąć pod uwagę wzrost temperatury w projekcie obwodu. Projekt okazuje się coraz trudniejszy, ponieważ rozmiary urządzenia stają się bardzo małe, a rozpraszanie mocy rośnie wraz z różnymi trybami pracy. Właściwości termiczne są szeroko badane za pomocą różnych modeli.

Aby uzyskać więcej informacji na temat podstaw MOSFET i innych artykułów związanych z elektroniką  kliknij tutaj