MOSFET结构


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我刚刚读了一份应用笔记,但对这句话感到困惑:“工程师们经常将MOSFET视为单个功率晶体管,但它是成千上万个并联的微小功率FET单元的集合。”

这怎么可能 ?在每一堂课中,我都是以单个本体而不是“数千个功率FET单元的集合”来了解MOSFET的横截面的。

所以问题是:该应用笔记是指一种特殊类型的MOS还是我一生都在撒谎?


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您从digi-key或mouser购买的分立MOSFET将是成千上万个并联FET,每个FET都由您在课堂上学到的横截面表示。
炉边

大多数分立功率MOSFET实际上是VDMos器件,而平面器件则稍有不同
sstobbe

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在我看来,该应用笔记肯定已经回答了您的问题“工程师经常认为...为”,也可能意味着“工程师经常被认为...为”。
贾斯珀,

Answers:


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如果将一个非常大的MOSFET(即具有非常宽的通道)实现为单个物理设备(如您在课堂上看到的那样),则栅电极将非常长且很薄。这将导致沿栅极的大量RC延迟,因此MOSFET的导通和关断非常缓慢。此外,将这样的设备放入包装中将是困难的,因为它将比其长数百倍或数千倍。

因此,如果将MOSFET分成许多​​小的MOSFET,它在电气上是优越的,并且易于操作。所有这些小型设备的源极,漏极和栅极端子均并联连接。结果与您构建一台大型设备的结果相同。

在CMOS VLSI设计中,这些小型设备通常被称为“手指”,实际上被绘制为并行结构。然后,其他手指可以共享其源/漏区。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: 在此处输入图片说明 来源:pubweb.eng.utah.edu

黄色层是多晶硅,而长的垂直条纹是MOSFET栅极。红色层是金属,白色方块是从金属到多晶硅栅极或源极/漏极区域的触点。在右上方,您会看到一个大型PMOS晶体管,带有五个平行的栅极指。在栅指之间是源极和漏极区域,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/漏区也减小了这些结构到下方衬底(N阱)的电容。链接的页面上有几个示例,说明了如何在模拟CMOS设计中使用它。我的经验主要是在数字设备上,但是当我们需要用于全局时钟或I / O引脚的高驱动缓冲器时,我们使用了相同的想法。


BJT晶体管封装的内部结构是否相同?
pantarhei

抱歉,我没有BJT设计经验。
Elliot Alderson

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放一些尺寸,以作为我们这些潜伏的人的参考?大型设备有多大?小型MOSFET有多小?:-)
motoDrizzt

使用已有20年历史的技术,0.25u MOSFET可以安装在平方微米的内部:漏极/栅极/源极/阱。
Analogsystemsrf

@motoDrizzt大小是相对的,没有硬性规定,但是我猜想,如果W / L超过25,您可能会考虑拆分设备。请参阅我添加的照片示例。
Elliot Alderson

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我猜这句话是对功率MOSFET的结构的引用,例如International Rectifier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。当然,其他制造商的功率MOSFET也具有相同的设计。


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@Hearth恕我直言,这不是垃圾邮件,这里的垃圾邮件标记将是不合适的-HEXFET可以很好地代表功率MOSFET结构。它相当中性地指出了该示例,并指出了讨论该特定技术的结构和属性的第三方资源(而不是简单地对其进行广告宣传)。也就是说,该答案可以受益于文章相关部分(例如结构图或其描述)的包含,从而避免成为仅链接的有效答案。
nanofarad

@AndreyAkhmetov我不想在未经作者许可的情况下复制粘贴该文章的某些部分。但是,我很乐意投票比我的答案更全面的答案(甚至删除我的答案)。
user2233709

@Hearth我只是不了解。我只是猜想其他制造商使用了相似的结构(但是我不知道有多少相似)。
user2233709

好的。不好意思,对您不信任!我以为我有点草率地认为这可能是垃圾邮件。安德烈(Andrey)是正确的,这是一个例子。
炉边堡
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