mosfet并联设计及研究.doc

PAGE PAGE 16 - PAGE \* MERGEFORMAT PAGE \* MERGEFORMAT - 0 - 电力电子技术课程设计 班 级： 学 号： 姓 名： 指导老师：蒋伟 扬州大学 水利与能源动力工程学院 电气工程及其自动化 目 录 TOC \o 1-2 \h \u \t /view/_blank 氧化物(oxid—半导体(semiconductor)场效应晶体管，或者称是金属— \t /view/_blank 绝缘体(insulator)—半导体。MOS管的source和drain是可以对调的，他们都是在P型backgate中形成的N型区。在多数情况下，这个两个区是一样的，即使两端对调也不会影响器件的性能。这样的器件被认为是对称的。 2.2 定义 \t /view/_blank 双极型晶体管把输入端 \t /view/_blank 电流的微小变化放大后，在输出端输出一个大的电流变化。双极型晶体管的增益就定义为输出输入电流之比（beta）。另一种晶体管，叫做 \t /view/_blank 场效应管（FET），把输入电压的变化转化为输出电流的变化。FET的增益等于它的transconductance， 定义为输出电流的变化和输入电压变化之比。市面上常有的一般为N沟道和P沟道，详情参考右侧图片（N沟道耗尽型MOS管）。而P沟道常见的为低压Mos管。 场效应管的名字也来源于它的输入端（称为gate）通过投影一个 \t /view/_blank 电场在一个绝缘层上来影响流过晶体管的电流。事实上没有 \t /view/_blank 电流流过这个绝缘体，所以FET管的GATE电流非常小。最普通的FET用一薄层 \t /view/_blank 二氧化硅来作为GATE极下的 \t /view/_blank 绝缘体。这种晶体管称为 \t /view/_blank 金属氧化物 \t /view/_blank 半导体(MOS)晶体管，或,金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）。因为MOS管更小更省电，所以他们已经在很多应用场合取代了双极型晶体管。 2.3 详细介绍 首先考察一个更简单的器件——MOS电容——能更好的理解MOS管。这个器件有两个电极，一个是金属，另一个是extrinsic silicon（外在硅），他们之间由一薄层二氧化硅分隔开。金属极就是GATE，而半导体端就是backgate或者body。他们之间的绝缘 \t /view/_blank 氧化层称为gate dielectric（栅介质）。图示中的器件有一个轻掺杂P型硅做成的backgate。这个MOS 电容的电特性能通过把backgate接地，gate接不同的 \t /view/_blank 电压来说明。MOS电容的GATE \t /view/_blank 电位是0V。金属GATE和半导体BACKGATE在WORK FUNCTION上的差异在 \t /view/_blank 电介质上产生了一个小电场。在器件中，这个电场使金属极带轻微的正电位，P型硅负电位。这个电场把硅中底层的电子吸引到表面来，它同时把 \t /view/_blank 空穴排斥出表面。这个电场太弱了，所以 \t /view/_blank 载流子浓度的变化非常小，对器件整体的特性影响也非常小。 当MOS电容的GATE相对于BACKGATE正偏置时发生的情况。穿过GATE DIELECTRIC的电场加强了，有更多的电子从衬底被拉了上来。同时，空穴被排斥出表面。随着GATE电压的升高，会出现表面的电子比空穴多的情况。由于过剩的电子，硅表层看上去就像N型硅。掺杂极性的反转被称为inversion，反转的硅层叫做channel。随着GATE电压的持续不断升高，越来越多的电子在表面积累，channel变成了强反转。Channel形成时的电压被称为 \t /view/_blank 阈值电压Vt。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 \t /view/_blank 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， \t /view/_blank 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