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金属氧化物半导体场效应晶体管效应管

2022/07/16174 作者:佚名
导读:金属氧化物半导体场效晶体管(简称:金氧半场效晶体管;英语:Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,缩写:MOSFET),是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管。金属氧化物半导体场效应管依照其沟道极性的不同,可分为电子占多数的N沟道型与空穴占多数的P沟道型,通常被称为N型金氧半场效晶体管(NMOSFET)与P型金氧半场效晶体管(

金属氧化物半导体场效晶体管(简称:金氧半场效晶体管;英语:Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,缩写:MOSFET),是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管。金属氧化物半导体场效应管依照其沟道极性的不同,可分为电子占多数的N沟道型与空穴占多数的P沟道型,通常被称为N型金氧半场效晶体管(NMOSFET)与P型金氧半场效晶体管(PMOSFET)。

以金氧半场效晶体管(MOSFET)的命名来看,事实上会让人得到错误的印象。因为MOSFET跟英文单字“metal(金属)”的第一个字母M,在当下大部分同类的组件里是不存在的。早期金氧半场效晶体管栅极使用金属作为材料,但由于多晶硅在制造工艺中更耐高温等特点,许多金氧半场效晶体管栅极采用后者而非前者金属。然而,随着半导体特征尺寸的不断缩小,金属作为栅极材料最近又再次得到了研究人员的关注。

金氧半场效晶体管在概念上属于绝缘栅极场效晶体管(Insulated-Gate Field Effect Transistor,IGFET)。而绝缘栅极场效晶体管的栅极绝缘层,有可能是其他物质,而非金氧半场效晶体管使用的氧化层。有些人在提到拥有多晶硅栅极的场效晶体管组件时比较喜欢用IGFET,但是这些IGFET多半指的是金氧半场效晶体管。

金氧半场效晶体管里的氧化层位于其沟道上方,依照其工作电压的不同,这层氧化物的厚度仅有数十至数百埃(Å)不等,通常材料是二氧化硅(SiO2),不过有些新的高级工艺已经可以使用如氮氧化硅(silicon oxynitride, SiON)做为氧化层之用。

今日半导体组件的材料通常以硅为首选,但是也有些半导体公司发展出使用其他半导体材料的工艺,当中最著名的例如国际商业机器股份有限公司使用硅与锗的混合物所发展的硅锗工艺(SiGe process)。而可惜的是很多拥有良好电性的半导体材料,如砷化镓(GaAs),因为无法在表面长出质量够好的氧化层,所以无法用来制造金氧半场效晶体管组件。

当一个够大的电位差施于金氧半场效晶体管的栅极与源极之间时,电场会在氧化层下方的半导体表面形成感应电荷,而这时就会形成反转沟道(inversion channel)。沟道的极性与其漏极(drain)与源极相同,假设漏极和源极是n型,那么沟道也会是n型。沟道形成后,金氧半场效晶体管即可让电流通过,而依据施于栅极的电压值不同,可由金氧半场效晶体管的沟道流过的电流大小亦会受其控制而改变。

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