杭州DUAL N-CHANNELMOSFET失效分析

MOSFET的相关知识介绍：Power MOSFET全称功率场效应晶体管。它的三个极分别是源极（S）、漏极（D）和栅极（G）。主要优点：热稳定性好、安全工作区大。缺点：击穿电压低，工作电流小。IGBT全称绝缘栅双极晶体管，是MOSFET和GTR（功率晶管）相结合的产物。它的三个极分别是集电极(C）、发射极（E）和栅极(G）。特点：击穿电压可达1200V，集电极较大饱和电流已超过1500A。由IGBT作为逆变器件的变频器的容量达250kVA以上，工作频率可达20kHz。MOSFET主要参数：饱和漏源电流、夹断电压、开启电压。杭州DUAL N-CHANNELMOSFET失效分析

过去数十年来，MOSFET的尺寸不断地变小。早期的集成电路MOSFET制程里，通道长度约在几个微米（micrometer）的等级。但是到了现在的集成电路制程，这个参数已经缩小了几十倍甚至超过一百倍。至90年代末，MOSFET尺寸不断缩小，让集成电路的效能大幅提升，而从历史的角度来看，这些技术上的突破和半导体制程的进步有着密不可分的关系。我们希望MOSFET的尺寸能越小越好。越小的MOSFET象征其通道长度减少，让通道的等效电阻也减少，可以让更多电流通过。虽然通道宽度也可能跟着变小而让通道等效电阻变大，但是如果能降低单位电阻的大小，那么这个问题就可以解决。杭州DUAL N-CHANNELMOSFET失效分析Power MOSFET全称功率场效应晶体管。

双重MOSFET（CMOS）开关为了改善前述单一MOSFET开关造成信号失真的缺点，于是使用一个PMOS加上一个NMOS的CMOS开关成为 普遍的做法。CMOS开关将PMOS与NMOS的源极与漏极分别连接在一起，而基极的接法则和NMOS与PMOS的传统接法相同。当输入电压在（VDD-Vthn）和（VSS+Vthp）时，PMOS与NMOS都导通，而输入小于（VSS+Vthp）时，只有NMOS导通，输入大于（VDD-Vthn）时只有PMOS导通。这样做的好处是在大部分的输入电压下，PMOS与NMOS皆同时导通，如果任一边的导通电阻上升，则另一边的导通电阻就会下降，所以开关的电阻几乎可以保持定值，减少信号失真。

常用于MOSFET的电路符号有很多种变化， 常见的设计是以一条直线 通道，两条和通道垂直的线 源极与漏极，左方和通道平行而且较短的线 栅极，如下图所示。有时也会将 通道的直线以破折线代替，以区分增强型MOSFET（enhancement mode MOSFET）或是耗尽型MOSFET（depletion mode MOSFET）另外又分为NMOSFET和PMOSFET两种类型，电路符号如图所示（箭头的方向不同）。由于集成电路芯片上的MOSFET为四端元件，所以除了栅极、源极、漏极外，尚有一基极（Bulk或是Body）。MOSFET电路符号中，从通道往右延伸的箭号方向则可表示此元件为N型或是P型的MOSFET。箭头方向永远从P端指向N端，所以箭头从通道指向基极端的为P型的MOSFET，或简称PMOS（ 此元件的通道为P型）数字电路对MOSFET的帮助：使得MOSFET操作速度越来越快，成为各种半导体主动元件中较快的一种。

MOSFET在导通时的通道电阻低，而截止时的电阻近乎无限大，所以适合作为模拟信号的开关（信号的能量不会因为开关的电阻而损失太多）。MOSFET作为开关时，其源极与漏极的分别和其他的应用是不太相同的，因为信号可以从MOSFET栅极以外的任一端进出。对NMOS开关而言，电压 负的一端就是源极，PMOS则正好相反，电压 正的一端是源极。MOSFET开关能传输的信号会受到其栅极—源极、栅极—漏极，以及漏极到源极的电压限制，如果超过了电压的上限可能会导致MOSFET烧毁。MOSFET开关的应用范围很广，举凡需要用到取样持有电路（sample-and-hold circuits）或是截波电路（chopper circuits）的设计，例如类比数位转换器（A/D converter）或是切换电容滤波器（switch-capacitor filter）上都可以见到MOSFET开关的踪影。MOSFET的临界电压是由栅极与通道材料的功函数之间的差异来决定的 。杭州DUAL N-CHANNELMOSFET失效分析

MOSFET结构：为了改善某些参数的特性，如提高工作电流、提高工作电压特性等有不同的结构及工艺。杭州DUAL N-CHANNELMOSFET失效分析

NPN型的MOSFET是怎么导通的呢？首先，在栅极加正电压，这样就会排斥衬底——P型硅中的正电荷，同时吸引负电荷，这样在漏极与源极之间形成一层负电荷区域，这时再火上浇油在漏极加上正电压，源极加上负电压。至于怎么分辨MOSFET的电路符号是N沟道还是P沟道。沟道的正负，就是衬底中通道的正负。电路符号中的箭头表示的是电子的流向。可以看到N沟道的电路符号中的箭头是指向栅极的，衬底下堆积的就是一层负电子，而这层负电子从漏极和源极的角度看，就是一条电子从源极通往漏极的沟，所以这个沟就叫做negative沟道，简称N沟道。杭州DUAL N-CHANNELMOSFET失效分析

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