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場效應(yīng)管工作原理

欄目:MEMS工藝分析


現(xiàn)代集成電路中,場效應(yīng)管逐漸替代BJT雙極結(jié)型晶體管(傳統(tǒng)三極管)成為主流。因?yàn)橄噍^于BJT三極管,場效應(yīng)管具有輸入阻抗高,工作電流小的優(yōu)點(diǎn)。由此構(gòu)成的集成電路具有功耗小熱噪小的優(yōu)點(diǎn)。一個(gè)場效應(yīng)管的剖面圖如下圖,具有柵極、源極、漏極。其中源極和漏極電流可反相,而柵極制作于薄二氧化碳硅之上。

 

場效應(yīng)管分為P型溝道-N型襯底與N型溝道-P型襯底,一般集成電路同時(shí)需要兩者以完成電平的轉(zhuǎn)換。P型場效應(yīng)管一般連接電源端,N型場效應(yīng)管一般連接接地。集成電路多使用P型晶圓襯底,因此N型管可以直接制作在襯底上,而P型管需要“N阱”進(jìn)行隔離。當(dāng)場效應(yīng)管的柵極被施加電壓時(shí),電子被吸引形成導(dǎo)電溝道,從而源極漏極導(dǎo)通。如下圖所示。

 

當(dāng)柵極源極電壓Vgs超過閾值后,當(dāng)Vgs衡定,源極-漏極電流恒定。當(dāng)Vgs小于閾值時(shí),場效應(yīng)管的V-I曲線類似于電阻,因此稱為電阻區(qū)。當(dāng)Vgs過大,器件造成擊穿,此時(shí)電流會(huì)失去控制。

當(dāng)Vgs超過閾值后,Vgs與其控制電流的對應(yīng)關(guān)系接近線性,如下圖。