什么是mosfet类芯片

MOSFET，Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor的简称，是一种场效应晶体管，可广泛应用于模拟电路和数字电路中。MOSFET根据其“沟道”极性可分为以电子为主的N沟道型和以空穴为主的P沟道型。它们通常被称为 NMOSFET 和 PMOSFET。

从MOSFET的名字来看，其实会因为“金属”这个词而给人一种错误的印象。但是，它并不存在于当前大多数同类组件中。早期的金属氧化物半场效应晶体管栅极使用金属作为材料，但随着半导体技术的进步，现代金属氧化物半场效应晶体管栅极已经用多晶硅代替了金属。

金属氧化物半场效应晶体管在概念上是“绝缘栅场效应晶体管”（IGFET）。IGFET的栅极绝缘层可以是MOSFET中使用的氧化物层以外的其他材料。在提及具有多晶硅栅极的场效应晶体管组件时，有些人更喜欢使用 IGFET，但这些 IGFET 大多指的是金属氧化物半场效应晶体管。

MOSFET中的氧化层位于沟道上方。根据其工作电压，该氧化层的厚度仅为数十至数百埃 (Å)。通常的材料是二氧化硅 (SiO2)，但一些新的先进工艺已经可以使用氮氧化硅 (SiON) 作为氧化层。

如今，硅通常是半导体元件的首选，但一些半导体公司已经开发出使用其他半导体材料的工艺。最著名的是IBM开发的使用硅和锗的混合物的SiGe工艺（SiGe工艺）。不幸的是，许多具有良好电性能的半导体材料，例如砷化镓（GaAs），无法在表面生长出优质的氧化层，因此不能用于制造 MOSFET 组件。

当MOSFET的栅极和源极之间施加足够大的电位差时，电场会在氧化层下面的半导体表面感应出电荷，然后形成所谓的“反转槽”。道”（反型沟道）。沟道的极性与其漏源极相同。假设漏源为n型，那么沟道也将是n型。沟道形成后，MOSFET可以允许电流通过，并且根据施加到栅极的电压，可以流过 MOSFET 沟道的电流量也会在其控制下发生变化。

一、MOSFET的工作原理

MOSFET的核心：金属氧化层-半导体电容

MOSFET是以金属-氧化物层-半导体电容为核心的结构（如前所述，现在的MOSFET大多使用多晶硅代替金属作为栅极材料），而氧化物层的大部分材料是二氧化硅，下面是硅为基极，其之上是多晶硅作为栅极。这样的结构正好相当于一个电容器，氧化层在电容器中起介电材料的作用，而电容值是由氧化层的厚度和二氧化硅的介电常数决定的。栅极多晶硅和基极硅成为MOS电容的两个端点。

当在 MOS 电容器上施加电压时，半导体的电荷分布也会发生变化。考虑由 P 型半导体（空穴浓度为 NA）形成的 MOS 电容器。当对栅极和基极端施加正电压VGB时（如图所示），空穴浓度会降低，电子浓度会增加。当VGB足够强时，栅极端附近的电子浓度会超过空穴。在P型半导体中，电子（带负电荷）浓度超过空穴（带正电荷）浓度的区域就是所谓的反型层。

MOS 电容的特性决定了 MOSFET 的工作特性，但一个完整的 MOSFET 结构还需要一个提供多数载流子的源极和一个接受这些多数载流子的漏极。

二、MOSFET的优点

MOSFET 最早由贝尔实验室的 D. Kahng 和 Martin Atalla 成功实施。1960年。此器件的工作原理与William Shockley等人在1947年发明的双载流子结型相同。晶体管（Bipolar Junction Transistor，BJT）则完全不同，而且由于制造成本低的优点，使用面积小，集成度高，用于大规模集成电路或超大型集成电路。

由于MOSFET元件性能的逐步提高，除了传统的微处理器、微控制器等数字信号处理应用外，也有越来越多的模拟信号处理集成电路可以用MOSFET来实现。 

1、场效应管是电压控制元件，而双极结型晶体管是电流控制元件。在只允许汲取较少电流的情况下，应选择场效应管；并且在信号电压较低且允许来自信号源的电流较大的情况下，应选择双极晶体管。

2、有些场效应管的源漏可以互换使用，栅极电压也可以是正的或负的，比双极型晶体管灵活。

3、场效应晶体管利用多数载流子导电，故称为单极型器件，而双极结型晶体管既有多数载流子又有少数载流子导电。因此它被称为双极器件。

4、场效应晶体管可以在很小的电流和很低的电压条件下工作，其制造工艺可以很容易地将许多场效应晶体管集成在一个硅片上，因此场效应晶体管在大规模集成电路中占有重要地位。已被广泛使用。

三、MOSFET的类型

1. 双栅极 MOSFET

双栅极 MOSFET 通常用于射频 (RF) 集成电路。这个 MOSFET 的两个栅极都可以控制电流。在射频电路的应用中，双栅极MOSFET的第二栅极多用于增益、混频器或变频控制。

2.耗尽型MOSFET

一般来说，耗尽型 MOSFET 不如上述增强型 MOSFET 常见。耗尽型MOSFET在制造过程中改变了掺杂到沟道中的杂质浓度，因此即使该MOSFET的栅极没有施加电压，沟道仍然存在。如果要关闭通道，则必须在栅极上施加负电压。耗尽型 MOSFET 的最大应用是“常关”开关，而增强型 MOSFET 用于“常开”开关。

3. NMOS 逻辑

相同驱动能力的NMOS通常比PMOS占用的面积要小，所以如果在逻辑门设计中只使用NMOS，可以减小芯片面积。然而，虽然NMOS逻辑占用的面积很小，但它不能像CMOS逻辑那样消耗静态功率。因此，在1980年代中期以后逐渐退出市场。

4.功率MOSFET

功率晶体管单元的截面图。通常，市售功率晶体管包含数千个这样的单元。主条目：功率晶体管

功率MOSFET与上述MOSFET元件在结构上存在显着差异。一般来说，集成电路中的MOSFET具有平面结构，晶体管中的每个端点距离芯片表面只有几微米的距离。并且所有功率元件均为立式结构，使元件可以同时承受高电压和大电流的工作环境。功率MOSFET所能承受的电压是杂质掺杂浓度和N型外延层厚度的函数，它可以通过

电流与元件的通道宽度有关。通道越宽，它可以容纳的电流就越大。对于平面结构的MOSFET来说，它所能承受的电流量和击穿电压的大小与其沟道的长度和宽度有关。对于垂直结构的MOSFET，器件的面积与它所能容纳的电流近似成正比，外延层的厚度与其击穿电压成正比。

常见问题：

1.Mosfet是做什么用的？

MOSFET，简而言之，是一种金属氧化物半导体场效应晶体管，用于开关或放大电路中的电压。作为场效应晶体管系列的一部分，它是一种由 3 个端子构成的电流控制器件。

2.什么是MOSFET器件？

MOSFET代表金属氧化物半导体场效应晶体管。通常，MOSFET 是具有栅极 (G)、漏极 (D) 和源极 (S) 端子的三端子器件。漏极 (D) 和源极 (S) 之间的电流传导由施加到栅极 (G) 端子的电压控制。

3.Mosfet的符号是什么？

MOSFET 符号中漏极 (D) 和源极 (S) 连接之间的线代表晶体管的半导体沟道。如果该通道线是一条实线，则它表示“耗尽”（常开）型 MOSFET，因为漏极电流可以在零栅极偏置电位下流动。

4.Mosfet是晶体管吗？

金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET) 是一种场效应晶体管 (FET)，由栅极、源极和漏极三个端子组成。在 MOSFET 中，漏极由栅极端的电压控制，因此 MOSFET 是一种电压控制器件。

5.Mosfet如何作为放大器工作？

分压器偏置网络的优势在于 MOSFET，或者实际上是双极晶体管，可以从单个直流电源进行偏置。因此，如果我们在栅极输入处施加一个叠加在该直流偏置上的小交流信号，则 MOSFET 将充当线性放大器，如图所示。