随着社会的进步和发展,MOS管在电子行业的应用越来越广,萨科微电子SLKOR作为能够研发生产碳化硅SiC产品的“碳化硅**”,必须来科普一下这方面的知识。MOS即MOSFET的简写,全称是金属氧化物场效应晶体管。就是利用输入回路的电场效应来控制输出回路电流的一种半导体器件。MOS管的构造、原理、特性、符号规则和封装种类等,大致如下。1、MOS管的构造:MOS管的构造是在一块掺杂浓度较低的P型半导体硅衬底上,用半导体光刻、扩散工艺制作两个高掺杂浓度的N+区,并用金属铝引出两个电极,分别作为漏极D和源极S。然后在漏极和源极之间的P型半导体表面复盖一层很薄的二氧化硅(Si02)绝缘层膜,在再这个绝缘层膜上装上一个铝电极,作为栅极G。这就构成了一个N沟道(NPN型)增强型MOS管。它的栅极和其它电极间是绝缘的。同样用上述相同的方法在一块掺杂浓度较低的N型半导体硅衬底上,用半导体光刻、扩散工艺制作两个高掺杂浓度的P+区,及上述相同的栅极制作过程,就制成为一个P沟道(PNP型)增强型MOS管。图1-1所示(a)、(b)分别是P沟道MOS管道结构图和符号。2、MOS管的工作原理:从图1-2-(a)可以看出,增强型MOS管的漏极D和源极S之间有两个背靠背的PN结。
当GATE和BACKGATE之间的电压差小于阈值电压时,不会形成channel。当电压差超过阈值电压时,channel就出现了。MOS电容:(A)未偏置(VBG=0V),(B)反转(VBG=3V),(C)积累(VBG=-3V)。正是当MOS电容的GATE相对于backgate是负电压时的情况。电场反转,往表面吸引空穴排斥电子。硅表层看上去更重的掺杂了,这个器件被认为是处于accumulation状态了。MOS电容的特性能被用来形成MOS管。Gate,电介质和backgate保持原样。在GATE的两边是两个额外的选择性掺杂的区域。其中一个称为source,另一个称为drain。假设source和backgate都接地,drain接正电压。只要GATE对BACKGATE的电压仍旧小于阈值电压,就不会形成channel。Drain和backgate之间的PN结反向偏置,所以只有很小的电流从drain流向backgate。如果GATE电压超过了阈值电压,在GATE电介质下就出现了channel。这个channel就像一薄层短接drain和source的N型硅。由电子组成的电流从source通过channel流到drain。总的来说,只有在gate对source电压V超过阈值电压Vt时,才会有drain电流。
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