MMIC电路设计中的场效应晶体管(FET)技术介绍 *
场效应晶体管(FETs)的结构和操作
FETs的俯视图,如同俯视MMIC晶圆表面,如图1所示。电流横向流过晶圆表面,从漏极到源极,并在栅极接触下通过。
图1、场效应晶体管(FET)的俯视图
注意,这只是单个栅极FET(或基本单元),并且这种器件,尤其是功率FET,由多个栅极指状物构成(以后我们会更详细地介绍)。
图1中FET的截面图“A-A”如图2所示,FET形成有半导体的低掺杂层,其在晶片表面下方形成导电沟道(channel),如图2(a)所示。沟道通常是n掺杂的,因此存在自由电子以在沟道中传输电流。金属源极和漏极端子通过欧姆接触与该导电沟道接触到半导体的重掺杂层。如果在漏极和源极触点之间放置电压,则电流可以在它们之间流动,直到沟道(channel)中的所有自由电子都传导电流为止。如果栅极端子上的电压为零,则该电流称为漏源饱和电流(IDSS)。这是场效应晶体管的“导通”状态。
储器件的晶体管累积量的增长远远超过非存储器件!惠州测试仪晶体管
MOS晶体管
MOS晶体管全名叫做MOSFET(Metal oxide semiconductor field effect transistor),翻译为中文就是,金属氧化物半导体场效应晶体管这个名字听起来比较绕,比较奇怪,为什么要这么起名字呢?
如下图所示MOS管的结构图和等效图,**上边的栅极(Gate)一般都是由金属(Metal)做的,中间的绝缘层一般是由氧化层SiO2(Oxide)做的,**下边是半导体材料(semiconductor)。至于FET,场效应,就是电场控制电子的意思。
图1 MOS晶体管的结构图(左)和等效图(右)
首先看左边的结构图,图中下半部分是P型半导体(如图中的P-body),其中含有大量的空穴,而左上角和右上角带颜色的N+,是重掺杂的N型半导体,含有更大量的自由电子。接下来继续拟人化描述。
其中,两块带颜色的N+区是一个国家。左边的N+区是一块飞地,而右边的N+区,是本土大陆,飞地的自由电子常年在外,想从飞地(也就是左边的N+区)通过P-body国家,回到本土大陆(也就是右边的N+区)。
泉州功放晶体管大家都知道晶体三极管的基极电压其实就是控制三极管导通程度的。
当芯片设计好了之后,就要制造出来,晶体管就是在晶圆上直接雕出来的,晶圆越大,芯片制程越小,就能切割出更多的芯片,效率就会更高。
举个例子,就好像切西瓜一样,西瓜更大的,但是原来是切成 3 厘米的小块,现在换成了 2 厘米,是不是块数就更多。所以现在的晶圆从 2 寸、4 寸、6 寸、8 寸到现在 16 寸大小。
制程这个概念,其实就是栅极的大小,也可以成为栅长,它的距离越短,就可以放下更多的晶体管,这样就不会让芯片不会因技术提升而变得更大,使用更先进的制造工艺,芯片的面积和功耗就越小。但是我们如果将栅极变更小,源极和漏极之间流过的电流就会越快,工艺难度会更大。
芯片制造共分为七大生产区域,分别是扩散、光刻、刻蚀、离子注入、薄膜生长、抛光、金属化。
晶体管因为有以下的优点,因此可以在大多数应用中代替真空管:
没有因加热阴极而产生的能量耗损,应用真空管时产生的橙光是因为加热造成,有点类似传统的灯泡。
体积小,重量低,因此有助于电子设备的小型化。
工作电压低,只要用电池就可以供应。
在供电后即可使用,不需加热阴极需要的预热期。
可透过半导体技术大量的生产。
放大倍数大。
平面晶体管
平面工艺是60年代发展起来的一种非常重要的半导体技术。该工艺是在Si半导体芯片上通过氧化、光刻、扩散、离子注入等一系列流程,制作出晶体管和集成电路。凡采用所谓平面工艺来制作的晶体管,都称为平面晶体管。
检测单结晶体管的质量时,万用表的量程一般选用×1K挡。
在讨论学习曲线时,我将重点放在晶体管上,但应该注意的是,可以很容易地使用电子“开关”作为测量单位。同样,学习曲线也适用于机械开关、真空管。除此之外,学习曲线还可以用来预测性能、可靠性 (FITS)、功耗和许多其他参数。学习曲线还可以预测新技术采用的“临界点”。一个很好的例子是2001 年半导体测试行业引入的“压缩技术”。事后看来,通过集成电路中晶体管测试成本的学习曲线,该项重大创新是不可避免的。ATE 的成本学习曲线与硅晶体管的学习曲线不平行,并且有一个较小的陡坡,ATE 成本下降的速度不够快。以上的MOS晶体管叫做增强型MOS晶体管,MOS晶体管不只有这一种。电子管晶体管品牌企业
三极管工作必要条件是(a)在B极和E极之间施加正向电压(此电压的大小不能超过1V.惠州测试仪晶体管
在这个区域内集成了三种不同的导电物质。我们按照物质的导电性能将物质分成了三大类:导体、绝缘体和半导体。
***类是导体,比如像金属,是通过内部带有负电的电子来传递电流的;第二类是绝缘体,它们则会阻挡电流流过;第三类是可以用来制作成晶体三极管的半导体。正如它的名字所示,半导体的导电性能好于绝缘体,但比导体差。
与导体比较大的一点不同,导体只是有带有负电荷的电子来导电,而半导体则会有两种不同的导电粒子,也称为载流子:正电荷载流子和负电荷载流子。这是三极管特性基础。
根据这两种不同载流子的半导体,工程师们可以制作小型可靠的单向导电的半导体器件-二极管。
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