Мощные полевые транзисторы (MOSFET)

April 24, 2015 by admin Комментировать »

Существуют значительные различия между параметрами, конструкцией и технологией изготовления маломощных и мощных полевых транзисторов MOSFET (Metal—Oxide—Semiconductor Field-Effect Transistor) [15].

На рис. 2.10 представлен эскиз структуры маломощного МОП транзистора, а на рис. 2.11 — эскиз структуры мощного MOSFET транзистора.

Ниже приведены формулы для определения параметров вольт-амперной характеристики MOSFET транзистора (рис. 2.12).

Для случая Um < Um — Um пор значение выходного тока / можно определить из следующего выражения:

где Ζ — ширина транзистора; L — длина канала транзистора; μη — подвижность электронов; Сох — удельная емкость затвора; Т — абсолютная температура (К); Um — напряжение затвор — исток; £/ипор — пороговое напряжение затвор — исток; Um — напряжение сток — исток.

Рис. 2.10. Маломощный MOSFET

Рис. 2.11. Мощный MOSFET

Рис. 2.12. Символьное обозначение (а) и выходная вольт-амперная характеристика (б) MOSFET

Для режима Um > Um — U3H значение тока /с определяется следующим выражением

МОП-транзистор (MOSFET) имеет три вывода (рис. 2.11): исток, сток и затвор. Величина тока, протекающего между истоком и стоком, управляется путем изменения потенциала на затворе. Область затвора изолирована от сформированных в полупроводнике областей истока и стока тонким окисным слоем. Когда на затвор подано положительное напряжение в p-области полупроводника, появляется отрицательный приповерхностный заряд. При напряжении, равном пороговому, образуется инверсионный слой. Зона проводимости p-области заполняется электронами, между η областями полупроводника появляется проводящий канал, и между истоком и стоком протекает ток. При нулевом или отрицательном напряжении на затворе МОП-транзистор ток не проводит. Таким образом, МОП- транзистор является прибором, управляемым напряжением.

Маломощные η-канальные МОП-транзисторы изготавливаются с использованием подложки относительно слаболегированного p-типа. Области стока и истока выполнены на основе сильнолегированного кремния п+-типа. Затвор поликремниевый. Маломощный MOSFET (МОП)-транзистор имеет горизонтальную структуру.

Мощный MOSFET-транзистор имеет вертикальную структуру, выполненную методом двойной диффузии. На подложке п+-типа с введенным эпитаксиальным слоем п_-типа проводят первую диффузию (бор — примесь p-типа). Затем диффузией донорской примеси (фосфор) создают исток с высокой концентрацией носителей п+-типа. Контакт стока расположен внизу на дне кремниевой пластины. Такая структура позволяет создать максимальную площадь контактов стока и истока с целью снижения последовательных сопротивлений слоев.

Канал в мощном MOSFET-транзисторе формируется на поверхности р-областей снизу от оксида затвора, причем p-области соединены с истоком.

Слаболегированная область стока п~-типа предназначена для роста ОПЗ, позволяя тем самым прибору выдерживать высокое напряжение при его выключении. Часто эта слаболегированная область называется областью дрейфа.

Напряжение непосредственно под оксидом затвора обычно достигает всего от 5 до 10 В по отношению к электроду затвора, хотя напряжение на стоке может достигать при этом сотни вольт. Вследствие того, что этот транзистор работает на основных носителях, в нем не накапливаются избыточные носители, которые определяют динамику биполярного транзистора. Динамика MOSFET определяется только окисным слоем затвора, емкостями ОПЗ, а также сопротивлениями, которые ограничивают возможности заряда и разряда этих емкостей.

Источник: Белоус А.И., Ефименко С.А., Турцевич А.С., Полупроводниковая силовая электроника, Москва: Техносфера, 2013. – 216 с. + 12 с. цв. вкл.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты