MOSFET结构

电器工程 晶体管 场效应管 CMOS
2022-01-23 03:13:05

我刚刚阅读了一篇应用笔记,我对这句话感到困惑:“工程师通常将 MOSFET 视为单个功率晶体管,但它是数千个并联连接的微型功率 FET 单元的集合。”

这怎么可能 ?在每一堂课中,我都了解到 MOSFET 的横截面是一个整体,而不是“数千个功率 FET 单元的集合”。

所以问题是:应用笔记是指一种特殊类型的 MOS 还是我的一生都是谎言?

2个回答

如果将一个非常大的 MOSFET(即具有非常宽的通道)实现为单个物理器件,就像您在课堂上看到的那样,那么栅电极会很长很薄。这会导致栅极出现明显的 RC 延迟,因此 MOSFET 会非常缓慢地开启和关闭。此外,很难将这样的设备放入包装中,因为它的宽度是长度的数百或数千倍。

因此,如果将 MOSFET 分解为许多小型 MOSFET,它的电气性能更优越且更容易处理。所有这些小型器件的源极、漏极和栅极端子都是并联连接的。结果就像您构建了一个巨大的设备一样。

在 CMOS VLSI 设计中,这些小器件通常被称为“手指”,实际上被绘制为平行结构。然后交替的手指可以共享它们的源极/漏极区域。功率 MOSFET 使用其他技术来形成单个小型器件。

以下是数模转换器设计的示例: 在此处输入图像描述 来源:pubweb.eng.utah.edu

黄色层是多晶硅,长的垂直条纹是 MOSFET 栅极。红色层是金属,白色方块是从金属向下到多晶硅栅极或源极/漏极区域的触点。在右上角,您可以看到一个带有五个平行栅指的大型 PMOS 晶体管。在栅指之间是源极和漏极区,看起来像三个平行的源极和三个平行的漏极。像这样共享源极/漏极区域也降低了这些结构到下面的衬底(N 阱)的电容。链接页面有几个示例说明如何将其用于模拟 CMOS 的设计。我的经验主要是在数字设备方面,但是当我们需要一个用于全局时钟或 I/O 引脚的高驱动缓冲器时,我们使用了相同的想法。

我猜这句话是参考了功率MOSFET的结构,比如国际整流器的HEXFET结构。

有关 HEXFET 结构的更多信息,请参见例如http://www.rfwireless-world.com/Terminology/HEXFET-vs-MOSFET.html

编辑:HEXFET 只是一个特定制造商的一种特定设计。其他制造商的功率 MOSFET 肯定有相同的设计。