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技術文章

功率MOS管的閾值電壓探討

      
 
      功率MOS管的閾值電壓等于backgate和source接在一起時形成channel需要的gate對source偏置電壓。要是gate對source偏置電壓小于閾值電壓,就沒有channel。一個特定的晶體管的閾值電壓和很多因素有關,包括backgate的摻雜,電介質的厚度,gate材質和電介質中的過剩電荷。每個因素都會被簡單的介紹下。
Bakegate的摻雜是決定閾值電壓的主要因素。要是backgate越重摻雜,它就越難反轉。要反轉就要更強的電場,閾值電壓就上升了。功率MOS管的backgate摻雜能通過在gate dielectric表面下的稍微的implant來調整。這種implant被叫做閾值調整implant(或Vt調整implant)。
      考慮一下Vt調整implant對功率MOS管的影響。要是implant是由acceptors組成的,那么硅表面就更難反轉,閾值電壓也升高了。要是implant是由donors組成的,那么硅表面更容易反轉,閾值電壓下降。要是注入的donors夠多,硅表面實際上就反向摻雜了。這樣,在零偏置下就有了一薄層N型硅來形成長久的channel。隨著GATE偏置電壓的上升,channel變得越來越強的反轉。隨著GATE偏置電壓的下降,channel變的越來越弱,*后消失了。這種NMOS管的閾值電壓實際上是負的。這樣的晶體管稱為耗盡模式NMOS,或簡單的叫做耗盡型NMOS。相反,一個有正閾值電壓的的NMOS叫做增強模式NMOS,或增強型NMOS。絕大多數商業化生產的MOS管是增強型器件,但也有一些應用場合需要耗盡型器件。耗盡型PMOS也能被生產出來。這樣的器件的閾值電壓是正的。

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