Основна информация
Метал-оксид-полупроводников полеви транзистор, MOSFET), съкратено катометалоксиден полуполев транзистор, е полеви транзистор, който може да се използва широко в аналогови и цифрови схеми. Според техния"канал "полярност, металооксидните полупроводникови полеви транзистори могат да бъдат разделени на N-канален тип с повечето електрони и P-канален тип с повечето дупки. Те обикновено се наричат Това е N-тип металооксиден полуполев транзистор (NMOSFET) и P-тип металооксиден полуполев транзистор (PMOSFET).
JudgingfromthenameoftheMOSFET,itwillactuallygivepeoplethewrongimpression.BecauseMOSFETisthefirstletterMoftheEnglishword"metal",itdoesnotexistinmostofthecurrentcomponentsofthesamekind.Earlymetaloxidehalffieldeffecttransistorgateusedmetalasamaterial,butwiththeadvancementofsemiconductortechnology,modernmetaloxidehalffieldeffecttransistorgatehasreplacedmetalwithpolysilicon.
MetalOxideHalfFieldEffectTransistorisconceptually"Insulated-GateFieldEffectTransistor"(Insulated-GateFieldEffectTransistor,IGFET).ThegateinsulatinglayerofIGFETmaybeothermaterialsthantheoxidelayerusedinMOSFETs.SomepeopleprefertouseIGFETswhenreferringtofieldeffecttransistorcomponentswithpolysilicongates,butmostoftheseIGFETsrefertometaloxidehalffieldeffecttransistors.
TheoxidelayerintheMOSFETislocatedaboveitschannel.Dependingonitsoperatingvoltage,thethicknessofthisoxidelayerisonlytenstohundredsofangstroms(Å).Usuallythematerialissilicondioxide(SiO2),butsomenewadvancedprocessescanalreadyusesiliconoxynitride(SiON)astheoxidelayer.
Today'ssemiconductorcomponentmaterialsareusuallysiliconasthefirstchoice,butsomesemiconductorcompanieshavedevelopedprocessesthatuseothersemiconductormaterials.ThemostfamousisthesilicongermaniumprocessdevelopedbyIBMusingamixtureofsiliconandgermanium.(SiGeprocess).Itisapitythatmanysemiconductormaterialswithgoodelectricalproperties,suchasgalliumarsenide(GaAs),cannotgrowagood-qualityoxidelayeronthesurface,sotheycannotbeusedtomakeMOSFETcomponents.
WhenalargeenoughpotentialdifferenceisappliedbetweenthegateandsourceoftheMOSFET,theelectricfieldwillinducechargesonthesurfaceofthesemiconductorundertheoxidelayer.Aso-called"inversionchannel"isformed.Thepolarityofthechannelisthesameasitsdrainandsource.Assumingthatthedrainandsourcearen-type,thenthechannelwillalsoben-type.Afterthechannelisformed,theMOSFETcanallowcurrenttopass,anddependingonthevoltageappliedtothegate,theamountofcurrentthatcanflowthroughthechanneloftheMOSFETwillalsochangeunderitscontrol..
Символи на вериги
Символите на вериги, използвани често в MOSFET, са в много форми, най-често срещаният знак, който вертикална линия представлява канала (канал), две окабеляване, успоредно на канала, представлява източника (източник) и дренажа (дрена), а окабеляването, перпендикулярно на канала отляво, представлява порта ( Gate), както е показано на фигурата по-долу. Понякога правата линия, представяща канала, се заменя с пунктирана линия, за да се прави разлика междурежим на подобрение (известен също като подобрен) MOSFETирежим на изчерпване(режим на изчерпване).,известен също като тип на изчерпване)Транзистор с полуполев ефект на метален оксид.
Becausethemetaloxidehalffieldeffecttransistorontheintegratedcircuitchipisafour-terminalcomponent,inadditiontothesource(S),drain(D),andgate(G),thereisalsoaBase(BulkorBody).IntheMOSFETcircuitsymbol,thedirectionofthearrowextendingfromthechanneltotherightcanindicatethatthedeviceisann-typeorp-typeMOSFET.ThearrowdirectionalwayspointsfromthePterminaltotheNterminal,sothearrowpointingfromthechanneltothebaseterminalisap-typeMOSFET,orPMOSforshort(representingthechannelofthiscomponentasp-type);otherwise,itrepresentsthebaseelectrodep-type,andthechannelisn-type,thisdeviceisann-typeMOSFET,referredtoasNMOS.InageneraldistributedMOSFETcomponent,thebaseandsourceareusuallyconnectedtogether,sothedistributedMOSFETisusuallyathree-terminalcomponent.TheMOSFETsinintegratedcircuitsusuallyusethesamecommonbulk,sothepolarityofthebaseisnotmarked,andacircleisaddedtothegateofthePMOStoshowthedifference.
Принцип на работа
Сърцевината на транзистора с полуполев ефект на металооксид
Структура метал-оксиден слой-полупроводник
MetaloxidehalffieldeffectTransistorisstructuredwithametal-oxidelayer-semiconductorcapacitorasthecore(mostlyMOSfield-effecttransistorsusepolysiliconinsteadofmetalasitsgatematerial),andmostoftheoxidelayerismadeofsilicondioxide.Thebaseofthesilicon,andaboveitisthepolysiliconasthegate.Suchastructureisexactlyequaltoacapacitor.Theoxidelayeristhedielectricmaterialinthecapacitor,andthecapacitancevalueisdeterminedbythethicknessoftheoxidelayerandthedielectricconstantofsilicondioxide(dielectricconstant).)Todecide.ThegatepolysiliconandbasesiliconbecomethetwoendpointsoftheMOScapacitor.
Когато се подава напрежение през MOS кондензатора, разпределението на заряда на този полупроводник също ще се промени. Помислете за MOS кондензатор, образуван от полупроводник тип ap (концентрацията на дупки еNA), когато положително напрежениеVGBе приложено към клемите на порта и основата (както е показано на фигурата), концентрацията на дупки ще намалее и концентрацията на електрони ще се увеличи. КогатоVGBе достатъчно силен , концентрацията на електрони близо до края на портата ще надхвърли дупката. В полупроводника от типа p областта, където концентрацията на електрони (отрицателно заредени) превишава концентрацията на дупки (положително заредени), е така наречениятинверсионен слой(инверсионен слой).
ThecharacteristicsoftheMOScapacitordeterminetheoperatingcharacteristicsoftheMOSFET,butacompleteMOSFETstructurealsorequiresasourcethatprovidesamajoritycarrierandThedrainthatacceptsthesemajoritycarriers.
Структура на MOSFET
Както е споменато по-горе, сърцевината на MOSFET е MOS кондензаторът, разположен в центъра, а лявата и дясната страна са MOS кондензаторите. Източник и изтичане. Характеристиките на източника и източването трябва да бъдат от същия тип (т.е. NMOS) или от същия тип (т.е. PMOS). Символът „N+“, отбелязан върху източника и изтичането на NMOS в лявата снимка, представлява entstwomeanings:(1)Nозначава поляритет с добавени примеси в регионите на източника и дренажаN;(2)"+"Това означава, че този регион е силно легиран регион, което означава, че концентрацията на електрони в този регион е много по-висока от другите региони.Източникът и дренажът са разделени от област с противоположна полярност, която е така наречената базова (или базова) област. Ако е NMOS, тогава допингът на базовия регион е sp-тип. Напротив, за PMOS, субстратът трябва да бъде от тип, докато източникът и дренажът са от повторен тип (и силно легиран P+). Концентрацията на допинг на матрицата не е необходимо да бъде висока при източника или дренажа, така че няма"+"отляво снимка.
ForthisNMOS,onlythesurfaceareaofthesemiconductordirectlybelowtheMOScapacitorisactuallyusedasachannelforcarrierstopassthrough.Whenapositivevoltageisappliedtothegate,negativelychargedelectronswillbeattractedtothesurface,formingachannel,allowingthemajorityofn-typesemiconductorcarriers—electronstoflowfromthesourcetothedrain.Ifthisvoltageisremoved,oranegativevoltageisapplied,thenthechannelcannotbeformed,andthecarrierscannotmovebetweenthesourceanddrain.
AssumingthattheobjectofoperationischangedtoPMOS,thenthesourceanddrainarep-type,andthesubstrateisn-type.WhenanegativevoltageisappliedtothegateofthePMOS,theholesonthesemiconductorwillbeattractedtothesurfacetoformachannel,andthemajorityofthesemiconductor-holescanflowfromthesourcetothedrain.Assumingthatthisnegativevoltageisremoved,orapositivevoltageisadded,thechannelcannotbeformed,andthecarrierscannotbemovedbetweenthesourceandthedrain.
По-специално, източникът в MOSFET означава"осигуряване на източник на мажоритарни носители". За NMOS повечето носители са електрони; за PMOS повечето носители са дупки.
Режим на работа на MOSFET
Според "предупреждението", приложено към порта, източника и изтичането на MOSFET." (Пристрастието) е различен тип общ режим на усилване.