您将在模块4中学到什么

第4.3节增强模式MOSFET。

?IGFET（绝缘栅场效应晶体管）。

?MOSFET(IGFET)结构。

?MOSFET(IGFET)操作。

?MOSFET(IGFET)电路符号。

?MOSFET使用注意事项

绝缘栅场效应晶体管(IGFET)。

金属氧化物硅FET(MOSFET)或金属氧化物硅晶体管(MOST)具有比JFET更高的输入电阻（通常为至欧姆）。在MOSFET器件中，栅极通过非常薄的金属氧化物层（二氧化硅SiO2）与晶体管的其余部分完全绝缘。因此，适用于任何此类器件的通用名称是IGFET或绝缘栅FET。

平面技术。

有几种方法可以构造绝缘栅晶体管。然而，所有使用的方法都利用了平面技术，其中器件的各个部分以平面或层的形式放置在“基板”的上表面，类似于BJT中平面晶体管页面上所示的方式部分。

在精心控制的高温条件下，通过将具有适当掺杂水平的各种半导体材料以及绝缘层扩散到器件表面，一层一层地铺设。在添加下一层之前，可以通过蚀刻去除部分层，使用照相掩模制作所需的电极图案等。绝缘层是通过铺设非常薄的二氧化硅层制成的，而导体是通过将金属（例如铝）蒸发到表面上而形成的。以这种方式生产的晶体管比使用其他方法生产的晶体管具有更高的质量，并且在将硅片切割成单个晶体管或集成电路之前，可以在单个硅片上同时生产许多晶体管。

图4.3.1N沟道增强型MOSFET结构MOSFET(IGFET)结构。

MOSFET的基本结构如图4.3.1所示。使用P型硅的主体或衬底，然后将两个重掺杂的N型区域扩散到上表面，以形成一对紧密间隔的条带。

然后将非常薄（约10-4mm）的二氧化硅层蒸发到顶表面上，形成绝缘层。然后使用照相掩模在N+型区域上方蚀刻掉该层的一部分，使这些区域不被覆盖。在绝缘层的顶部，在两个N型区域之间，沉积了一层铝。这充当GATE电极。金属触点也沉积在N+型区域上，用作SOURCE和DRAIN连接器。

图4.3.2N沟道增强模式MOSFET操作。MOSFET(IGFET)操作。

栅极施加了一个电压，使其相对于源极为正。这导致靠近栅极下方二氧化硅层的P型层中的空穴被向下排斥到P型衬底中，同时栅极上的这个正电位从周围的衬底材料中吸引自由电子。这些自由电子在栅电极下方形成一层薄薄的电荷载流子（由于绝缘二氧化硅层，它们无法到达栅极）桥接重掺杂源极和漏极区域之间的间隙。该层有时被称为“反型层”，因为施加栅极电压导致栅极正下方的P型材料首先变为“本征”（几乎没有任何电荷载流子），然后是P型衬底内的N型层。

栅极电压的任何进一步增加都会吸引更多的电荷载流子进入反型层，从而降低其电阻，并增加源极和漏极之间的电流。降低栅源电压会降低电流。当电源关闭时，栅极下方的区域再次恢复为P型。

除了上述类型，具有N型衬底和P型（反型层）沟道的器件也是可用的。操作是相同的，但当然栅极电压的极性是相反的。

这种操作方法称为“增强模式”，因为栅极源极电压的施加使导电通道“增长”；因此它增强了通道。其他设备可用，其中偏置电压的应用会减少或“耗尽”导电通道。这些在耗尽模式MOSFET页面上进行了描述。

图4.3.3增强型MOSFET(IGFET)的电路符号处理注意事项。

在操作中，虽然栅极施加了电压，但由于栅极端子下方的二氧化硅层，没有栅极电流流动。然而，关于这一层存在一个众所周知的问题。尽管二氧化硅是一种极好的绝缘体，但MOSFET上使用的层非常薄，因此如果在其上施加高电压，可能会永久损坏。它会像任何其他绝缘体一样分解。因为它非常薄，所以不需要非常高的电压即可导致完全击穿，并且由于栅极具有非常高的电阻，因此电流不会降低任何电压。

因此，由于静电引起的电压几乎在任何环境中都存在，如果没有电流将其放电，可能会达到几千伏，对绝缘层构成威胁。出于这个原因，明智的做法是在特殊的导电包装中运输FET，这样器件的任何端子之间就不会产生电压。一旦晶体管连接到电路中，电路的组件应该通过在器件周围形成导电路径来提供足够的保护，从而防止高静态电压的建立。在大多数现代设备中，设备中都内置了特殊的保护二极管，以提供一些防止静电损坏的保护。然而，这种保护是有限的，在处理任何MOS器件之前，应研究制造商的处理说明。

MicrosemiCorporation制作了一份信息性数据表“处理说明和防止静电放电”，可通过我们的链接页面获得。

Dinying

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