文档介绍：第五章 MOS场效应晶体管
主要内容
一、MOSFET的基本结构
二、MOSFET的工作原理
三、MOSFET的直流特性曲线
四、MOSFET的种类
五、MOSFET的电容与频率特性
六、MOSFET的技术发展
场效应晶体管(Field Effect Transistor)是一种电压控制器件,用输入电压控制输出电流的半导体器件,仅由一种载流子参与导电。从参与导电的载流子来划分,它有电子作为载流子的N沟道器件和空穴作为载流子的P沟道器件。
从场效应晶体管的结构来划分,它有三大类。

(Junction type Field Effect Transistor)

( Metal Semiconductor Field Effect Transistor)

(Metal Oxide Semiconductor Field Effect
Transistor )
随着集成电路设计和制造技术的发展,目前大部分超大规模集成电路都是MOS集成电路。在数字集成电路,尤其是微处理机和存储器方面,MOS集成电路几乎占据了绝对的位置。
此外,MOS在一些特种器件,如CCD(电荷耦合器件)和敏感器件方面应用广泛。
促进MOS晶体管发展主要有以下四大技术:
(a)半导体表面的稳定化技术
(b)各种栅绝缘膜的实用化
(c)自对准结构MOS工艺
(d) 阈值电压的控制技术
MOSFET基本上是一种左右对称的拓扑结构,它是在P型半导体上生成一层SiO2 薄膜绝缘层,然后用光刻工艺扩散两个高掺杂的N型区,从N型区引出电极,一个是漏极D,一个是源极S。在源极和漏极之间的绝缘层上镀一层金属铝作为栅极G。P型半导体称为衬底,用符号B表示。
一、 MOSFET的基本结构
1、MOS场效应晶体管的结构
D(Drain)为漏极,相当c; G(Gate)为栅极,相当b; S(Source)为源极,相当e。
B(substrate),衬底极。
通常接地,有时为了控制电流或由于电路结构的需要,在衬底和源之间也加一个小偏压(VBS)。
MOS场效应晶体管是四端器件。
若栅极材料用金属铝,则称“铝栅”器件;
若栅极材料用高掺杂的多晶硅,则称“硅栅”器件。目前绝大部分芯片生产厂家是采用“硅栅”工艺。
对NMOS晶体管,源和漏是用浓度很高的N+杂质扩散而成。在源、漏之间是受栅电压控制的沟道区,沟道区长度为L,宽度为W。
对于NMOS,通常漏源之间加偏压后,将电位低的一端成为源,电位高的一端称为漏,电流方向由漏端流向源端。
2、MIS结构
(1) 表面空间电荷层和反型层
表面空间电荷层和反型层实际上属于半导体表面的感生电荷。
MIS结构上加电压后产生感生电荷的四种情况。