金属氧化物半导体场效应管构成的集成电路
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金属氧化物半导体场效应管
金属氧化物半导体场效应管
MOSFET(金属氧化物半导体场效应管):MOS(Metal Oxide Semiconductor),以金属层(M)的栅极隔着氧化物(O),利用电场的效应来控制半导体(S)的场效应管(FET),用于功率开关管
MOSFET的分类:
1、耗尽型(N/P沟道)
2、增强型(N/P沟道)
MOSFET的结构:
1、横向通道型,有利于集成,功率不高,开关速度(相当小的电容)可以很快,栅极驱动损耗也比较小
2、垂直通道型,允许通过电流大,电压大
1) VMOS:导通阻抗较小,开关响应快
2) DMOS:制作简单,成本低,导通阻抗大
3) UMOS:导通阻抗更小,功率大,制作复杂,成本高
3、为了防止MOSFET接电感负载,产生高压击穿MOSFET管,一般功率MOSFET的漏极和源极都并上一个快速恢复二极管
4、功率MOSFET主要是N沟道增强型
MOSFET的特点:
1、在电子电力器件工作频率最高的,可达到10ns—60ns
2、驱动功率小
3、热稳定性好
4、电流容量小、耐压低,一般功率不超过10KW
5、管子耐压越高,压降越大,功耗越大
MOSFET的参数:
1、Vdss:
2、Rds(on):完全导通时,漏源间的电阻
3、Vgs(th):阀值电压
4、Id(max
金属氧化物半导体场效应管
金属氧化物半导体场效应管
MOSFET(金属氧化物半导体场效应管):MOS(Metal Oxide Semiconductor),以金属层(M)的栅极隔着氧化物(O),利用电场的效应来控制半导体(S)的场效应管(FET),用于功率开关管
MOSFET的分类:
1、耗尽型(N/P沟道)
2、增强型(N/P沟道)
MOSFET的结构:
1、横向通道型,有利于集成,功率不高,开关速度(相当小的电容)可以很快,栅极驱动损耗也比较小
2、垂直通道型,允许通过电流大,电压大
1) VMOS:导通阻抗较小,开关响应快
2) DMOS:制作简单,成本低,导通阻抗大
3) UMOS:导通阻抗更小,功率大,制作复杂,成本高
3、为了防止MOSFET接电感负载,产生高压击穿MOSFET管,一般功率MOSFET的漏极和源极都并上一个快速恢复二极管
4、功率MOSFET主要是N沟道增强型
MOSFET的特点:
1、在电子电力器件工作频率最高的,可达到10ns—60ns
2、驱动功率小
3、热稳定性好
4、电流容量小、耐压低,一般功率不超过10KW
5、管子耐压越高,压降越大,功耗越大
MOSFET的参数:
1、Vdss:
2、Rds(on):完全导通时,漏源间的电阻
3、Vgs(th):阀值电压
4、Id(max
金属-氧化物-半导体场效应管(MOS-FET)
场效应管
金属-氧化物-半导体场效应管Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor
1.基本知识概述 2.分类、命名、标识、结构 3.基本特性 4. 应用 5.制程及工艺 6.常见失效模式及案例分析7.Derating标准及其测试方法
场效应管
1.1 MOSFET的基本知识
1.1.1概述场效应管是一种利用电场效应来控制其电流大小的半导体器件。这 种器件不仅兼有体积小、重量轻、耗电省、寿命长等特点,而且还有输 入阻抗高、噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强和制造工艺简单,存在 零温度系数工作点等优点,因而大大地扩展了它的应用范围,特别是在 大规模和超大规模集成电路由于面积仅为双极型三极管的5%,因此得 到了广泛的应用。
场效应管
然而由于场效应管输入阻抗很高,栅极的感应电荷不易泻放,且二 氧化硅绝缘层很薄,栅极与衬底间的等效电容很小感应产生的少量电 荷即可形成很高的电压,容易击穿二氧化硅绝缘层而损坏管子。存放 管子时应将栅极和源极短接在一起,避免栅极悬空。进行焊接时烙铁 外壳应接地良好,防止因烙铁漏电而将管子击穿。
本文从场效应管的结构、特性出发,阐述其工作原理、应用、失效条 件、以及 Derating 测
半导体三极管和场效应管
电子电路与数字逻辑知识
第二章 半导体三极管
第二章 半 导 体 三极管2.1 双极型半导体三极管 2.2单极型半导体三极管 2.3 半导体三极管电路的基本分析方法 2.4 半导体三极管的测试与应用
电子电路与数字逻辑知识
第二章 半导体三极管
2.1 双极型半导体三极管
3A X8 1
3A X1
3D
G4
3AD10
(a)
(b)
(c)
(d)
图 2 - 1 几种半导体三极管的外形
电子电路与数字逻辑知识
第二章 半导体三极管
2.1.1 晶体三极管的工作原理一、结构及符号
图 2 – 2 晶体三极管的结构示意图和符号
电子电路与数字逻辑知识
第二章 半导体三极管
无论是NPN型或是PNP型的三极管,它们均包含三个 区: 发射区、基区和集电区, 并相应地引出三个电极: 发射极(e)、基极(b)和集电极(c)。同时,在三个区的两两 交界处, 形成两个PN结, 分别称为发射结和集电结。常 用的半导体材料有硅和锗, 因此共有四种三极管类型。 它 们 对 应 的 型号 分 别 为 :3A( 锗PNP) 、 3B( 锗 NPN) 、 3C(硅PNP)、3D(硅NPN)四种系列。
电子电路与数字逻辑知识
第二章 半导体三极管
二、 三极管的三种连接方式e IC e IE b IB IC c
半导体器件(二极管三极管场效应管差动放大电路集成运放)解读
半导体基本知识和
半导体器件(二极管、三极管、场效应管、集成运放)
一、选择题:
1、PN结外加正向电压时,其空间电荷区( )。 A.不变 B.变宽 C.变窄 D.无法确定 2、PN结外反正向电压时,其空间电荷区( )。 A.不变 B.变宽 C.变窄 D.无法确定
3、当环境温度升高时,二极管的反向饱和电流Is将增大,是因为此时PN结内部的( )
A. 多数载流子浓度增大 B. 少数载流子浓度增大 C. 多数载流子浓度减小 D. 少数载流子浓度减小 4、PN结反向向偏置时,其内电场被( )。
A.削弱 B.增强 C.不变 D.不确定 5、在绝对零度(0K)和没有外界激发时,本征半导体中( ) 载流子。 A.有 B.没有 C.少数 D.多数
6、 集成运放的输入级采用差分放大电路是因为可以( )。
A.减小温漂 B. 增大放大倍数 C. 提高输入电阻
半导体器件(二极管三极管场效应管差动放大电路集成运放)解读
半导体基本知识和
半导体器件(二极管、三极管、场效应管、集成运放)
一、选择题:
1、PN结外加正向电压时,其空间电荷区( )。 A.不变 B.变宽 C.变窄 D.无法确定 2、PN结外反正向电压时,其空间电荷区( )。 A.不变 B.变宽 C.变窄 D.无法确定
3、当环境温度升高时,二极管的反向饱和电流Is将增大,是因为此时PN结内部的( )
A. 多数载流子浓度增大 B. 少数载流子浓度增大 C. 多数载流子浓度减小 D. 少数载流子浓度减小 4、PN结反向向偏置时,其内电场被( )。
A.削弱 B.增强 C.不变 D.不确定 5、在绝对零度(0K)和没有外界激发时,本征半导体中( ) 载流子。 A.有 B.没有 C.少数 D.多数
6、 集成运放的输入级采用差分放大电路是因为可以( )。
A.减小温漂 B. 增大放大倍数 C. 提高输入电阻
场效应管2
§3.1 场效应管的类型(第一页)
这一节我们要了解场效应管的分类,各种场效应管的工作特点及根据特性曲线能判断管子的类型。
场效应管分为结型场效应管(JFET)和绝缘栅场效应管(MOS管) 一:结型场效应管
1.结型场效应管的分类
结型场效应管有两种结构形式。它们是N沟道结型场效应管(符号图为(1))和P沟道结型场效应管(符号图为(2)) 从图中我们可以看到,结型场效应管也具有三个电极,它们是:G——栅极;D——漏极;S——源极。电路符号中栅极的箭头方向可理解为两个PN结的正向导
电方向。
2.结型场效应管的工作原理(以N沟道结型场效应管为例) 在D、S间加上电压UDS,则源极和漏极之间形成电流ID,我们通过改变栅极和源极的反向电压UGS,就可以改变两个PN结阻挡层的(耗尽层)的宽度,这样就改变了沟道电阻,因此就改变了漏极电流ID。
3.结型场效应管的特性曲线(以N沟道结型场效应管为例) 输出特性曲线:(如图(3)所示) 根据工作特性我们把它分为四个区域,即:可变电阻区、放大区、击穿区、截止区。
对此不作很深的要求,只要求我们看
到输出特性曲线能判断是什麽类型的管子即可
转移特性曲线:
我们根据这个特性关系可得出它
半导体集成电路 习题答案
第1章 集成电路的基本制造工艺
1.6 一般TTL集成电路与集成运算放大器电路在选择外延层电阻率上有何区别?为什么? 答:集成运算放大器电路的外延层电阻率比一般TTL集成电路的外延层电阻率高。
第2章 集成电路中的晶体管及其寄生效应 复 习 思 考 题
2.2 利用截锥体电阻公式,计算TTL“与非”门输出管的rCS,其图形如图题2.2 所示。
提示:先求截锥体的高度
T?Tepi?xjc?xmc?epi?TBL?up 然后利用公式: rc1?lnb/a ,
WLa?b??TrC2?RS?BL?LE?C1? WBL2 rc3??TWL?lnb/a a?b rCS?rC1?rC2?rC3
注意:在计算W、L时, 应考虑横向扩散。
2.3 伴随一个横向PNP器件产生两个寄生的PNP晶体管,试问当横向PNP器件在4种可能的偏置情况下,哪一种偏置会使得寄生晶体管的影响最大?
答:当横向PNP管处于饱和状态时,会使得寄生晶体管的影响最大。
2.8 试设计一个单基
04.场效应管放大电路要点
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第四章 场效应管放大电路
由于半导体三极管工作在放大状态时,必须保证发射结正偏,故输入端始终存在输入电流。改变输入电流就可改变输出电流,所以三极管是电流控制器件,因而三极管组成的放大器,其输入电阻不高。
场效应管是通过改变输入电压(即利用电场效应)来控制输出电流的,属于电压控制器件,它不吸收信号源电流,不消耗信号源功率,因此输入电阻十分高,可高达上百兆欧。除此之外,场效应管还具有温度稳定性好,抗辐射能力强、噪声低、制造工艺简单、便于集成等优点,所得到广泛的应用。
场效应管分为结型场效应管(JFET)和绝缘栅场效应管(IGFET),目前最常用的MOS管。
由于半导体三极管参与导电的两种极性的载流子,电子和空穴,所以又称为半导体三极管双极性三极管。场效应管仅依靠一种极性的载流子导电,所以又称为单极性三极管。
FET-Field Effect transistor
JFET-Junction Field Effect transistor
IGFET-Insulated Gate Field Effect Transistor MOS-Metal-Oxide-Semiconductor
§1 结型场效应管
一、结构
结型场效应管有两种结构
04.场效应管放大电路要点
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第四章 场效应管放大电路
由于半导体三极管工作在放大状态时,必须保证发射结正偏,故输入端始终存在输入电流。改变输入电流就可改变输出电流,所以三极管是电流控制器件,因而三极管组成的放大器,其输入电阻不高。
场效应管是通过改变输入电压(即利用电场效应)来控制输出电流的,属于电压控制器件,它不吸收信号源电流,不消耗信号源功率,因此输入电阻十分高,可高达上百兆欧。除此之外,场效应管还具有温度稳定性好,抗辐射能力强、噪声低、制造工艺简单、便于集成等优点,所得到广泛的应用。
场效应管分为结型场效应管(JFET)和绝缘栅场效应管(IGFET),目前最常用的MOS管。
由于半导体三极管参与导电的两种极性的载流子,电子和空穴,所以又称为半导体三极管双极性三极管。场效应管仅依靠一种极性的载流子导电,所以又称为单极性三极管。
FET-Field Effect transistor
JFET-Junction Field Effect transistor
IGFET-Insulated Gate Field Effect Transistor MOS-Metal-Oxide-Semiconductor
§1 结型场效应管
一、结构
结型场效应管有两种结构