半導(dǎo)體的基本原理課件

PowerMOSFETApplicationNotesTranslatedby何起富PowerMOSFET應(yīng)用注意事項(xiàng)----摘自FairchildApplicationNote7500Rev.A&ApplicationNote9010Rev.DPowerMOSFETApplicationNote

引言(Introduction)PowerMOSFET(功率型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)的工作原理，規(guī)格及性能均有異於雙極性的晶體管。事實(shí)上，PowerMOSFET在性能上總體來講要優(yōu)於雙極性的晶體管。在很寬的溫度范圍內(nèi)都能保持穩(wěn)定的增益及響應(yīng)時(shí)間.極快的開關(guān)速度;隻需簡單的驅(qū)動(dòng)電路;免除或大大降低了二次擊穿的危險(xiǎn)；可以並聯(lián)起來使用;引言(Introduction)

特性總介（GeneralCharacteristics）傳統(tǒng)的n-p-n型bipolartransistor是一種current-driven的元件，它的3個(gè)管腳（base,emitter&collector)通過合金金屬線的接觸直接與silicondice相連。特性總介（GeneralChara

特性總介（GeneralCharacteristics）Bipolartransistor被視作是一種少數(shù)載流子的器件，在這種器件裡面，注入的少數(shù)載流子被多數(shù)載流子中和掉。這種中和作用的一個(gè)缺陷就是它會(huì)限制器件本身的工作速度。而且由於它用電流驅(qū)動(dòng)base-emitter作為input,所以bipolartransistor對於其驅(qū)動(dòng)電路來講會(huì)呈現(xiàn)一個(gè)較低的阻抗。在絕大多數(shù)的電源電路中，這種低阻抗的的input端需要較為復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)電路特性總介（GeneralChara

相對而言，PowerMOSFET是一種voltage-driven的器件，它的gate極(如圖Figure1(a)),跟其siliconbody本身由一層薄的的SiO2隔離而保持電氣上的絕緣。作為一種多數(shù)載流子的半導(dǎo)體器件，MOSFET較之於bipolartransistor來講具有快得多的工作速度，因?yàn)樵诠ぷ鬟^程中不存在charge-storage的現(xiàn)象。MOSFET是一種電壓控制型的器件，它有一個(gè)具電氣隔離的gate極，採用多數(shù)載流子的方式由source極流到drain極。特性總介（GeneralCharacteristics）相對而言，PowerMOSFET是

當(dāng)一個(gè)正電壓加在一個(gè)n型MOSFET的gate極上的時(shí)候，會(huì)在gate極下面的通道區(qū)域內(nèi)形成一個(gè)電場；那就是說，這種gate極上的electriccharge的作用會(huì)導(dǎo)致p區(qū)位於gate極下面的那一部分會(huì)轉(zhuǎn)換成n型區(qū)（如圖figure1(b)所示）MOSFET工作時(shí)的關(guān)鍵是當(dāng)電壓加在gate極的時(shí)候，在gate極下面的區(qū)域會(huì)形成一個(gè)inversion的通道特性總介（GeneralCharacteristics）當(dāng)一個(gè)正電壓加在一個(gè)n型MOSFET

這種轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象，稱為surface-inversion現(xiàn)象，這樣，電流就可以通過這個(gè)n型區(qū)從drain極流到source極。實(shí)際上，在這種狀態(tài)下，MOSFET不再是一個(gè)n-p-n型的器件。處在drain極和source極的這個(gè)區(qū)域可被視為是一個(gè)電阻，盡管它不象傳統(tǒng)電阻那樣表現(xiàn)出線性的狀態(tài)。正是由於這種surface-inversion的現(xiàn)象，MOSFET的工作原理才徹底地與bipolartransistor不一樣，bipolartransistor在任何時(shí)候都保持其n-p-n的特性。特性總介（GeneralCharacteristics）MOSFET工作時(shí)的關(guān)鍵是當(dāng)電壓加在gate極的時(shí)候，在gate極下面的區(qū)域會(huì)形成一個(gè)inversion的通道“電阻”這種轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象，稱為surface-

特性總介（GeneralCharacteristics）MOSFET發(fā)展的前身：JFETNoisolationlayer無絕緣層?…摻雜了幾價(jià)原子特性總介（GeneralChara

特性總介（GeneralCharacteristics）JFET耗盡型MOSFET特性總介（GeneralChara

特性總介（GeneralCharacteristics）增強(qiáng)型MOSFET特性總介（GeneralChara

特性總介（GeneralCharacteristics）*如何形成一個(gè)通道*電容效應(yīng)特性總介（GeneralChara

正是由於有這樣一個(gè)electrically-isolated的gate極的緣故，MOSFET被稱之為具有高輸入端阻抗，voltage-controlled型的器件；反觀bipolartransistor則是低輸入端阻抗，current-controlled型的器件。作為一個(gè)多數(shù)載流子的半導(dǎo)體器件，MOSFET不需經(jīng)過一個(gè)charge的階段,所以其開關(guān)速度遠(yuǎn)快於bipolartransistor.多數(shù)載流子的半導(dǎo)體器件在溫度升高的時(shí)候其多數(shù)載流子的速度會(huì)趨緩。這種效應(yīng)，會(huì)帶來另外一種稱之為carriermobility的現(xiàn)象（在這裡mobility是用來定義當(dāng)電場存在的情況下，多數(shù)載流子的平均流動(dòng)速率），這種現(xiàn)象可以使MOSFET在溫度上升時(shí)具有更高的阻抗，可以更好地免除當(dāng)溫度runaway的時(shí)候像bipolar元件一樣遇到的麻煩。特性總介（GeneralCharacteristics）正是由於有這樣一個(gè)electrica

在做成MOSFET的制程中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)有用的副產(chǎn)品，這是在source極和drain極內(nèi)部寄生的一個(gè)diode,如圖Figure(c)所示(除bipolardarlingtontransistor之外，一般的bipolartransistor並不具備類似的等效diode),它的這種特性使其在inductive-load開關(guān)切換的情況下可以充當(dāng)一個(gè)穩(wěn)壓的二極管。由於MOSFET本身的結(jié)構(gòu)，在器件內(nèi)部會(huì)寄生一個(gè)diode,設(shè)計(jì)者在實(shí)現(xiàn)某些電路功能的時(shí)候可以充分利用這個(gè)diode特性總介（GeneralCharacteristics）有一個(gè)寄生的BJT和一個(gè)DIODE在做成MOSFET的制程中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)

結(jié)構(gòu)（Structure）以Fairchild的PowerMOSFET為例，是採用垂直式double-diffused制程來做成的，稱為VDMOS或簡稱為DMOS。DMOSMOSFET是由單晶siliconchip組成。這種單晶的siliconchip由許多結(jié)構(gòu)緊湊，六角形的cell組成。Cell數(shù)目的多少主要取決於siliconchip的尺寸大小。例如，一個(gè)120-milsqt的chip包含大約5，000個(gè)cell;一個(gè)240-milsqt的chip擁有超過25，000個(gè)cell.結(jié)構(gòu)（Structure）以Fair

採用multiple-cells這樣的結(jié)構(gòu)其中的一個(gè)目的是為了減小MOSFET處在通態(tài)時(shí)候的的參數(shù)Rds(on),也就是drain極到source極的阻抗。當(dāng)Rds(on)減小了之後，器件在power-switching的時(shí)候可以表現(xiàn)出優(yōu)越的特性，因?yàn)楫?dāng)drain-to-source的電流是一個(gè)給定值的時(shí)候，Rds(on)越小，在drain-to-source的壓降也會(huì)越小。結(jié)構(gòu)（Structure）採用multiple-cells這樣

由於drain極到source極之間的通道本質(zhì)上呈現(xiàn)阻抗性，由於surface-inversion現(xiàn)象的存在，對總的阻抗來講，每一個(gè)cell都會(huì)平均分布到一個(gè)阻抗值，假設(shè)為Rn.每一個(gè)單獨(dú)的cell其阻值已經(jīng)相當(dāng)?shù)?，但為了減小Rds(on),非常有必要用大量的cell以並聯(lián)的方式來組成一個(gè)chip.總之，chip上並聯(lián)的cell越多，其Rds(on)的值就會(huì)越低。Rds(on)=Rn/N,其中N是cell的數(shù)量。結(jié)構(gòu)（Structure）由於drain極到source極之間

實(shí)際上，Rds(on)由3個(gè)不同的阻值所組成。Figure2表示的是單個(gè)cell的3種阻抗成份的曲線圖以及它們對總的一個(gè)Rds(on)值的影響。曲線中任何一點(diǎn)Rds(on)的值都由那一點(diǎn)3個(gè)不同的阻抗相加而成：

結(jié)構(gòu)（Structure）Rds(on)=Rbulk+Rchan+Rext.其中Rchan表示的是gate極下面通道的阻值；Rext包含了基層，焊接點(diǎn)，引線以及package所產(chǎn)生的阻值；而Rbulk表示的是n區(qū)裡面兩層之間的狹窄處所產(chǎn)生的電阻，如圖Figure1(a)所示，再加上狹窄處區(qū)域下面的電流通道的阻值以及貫穿整個(gè)器件本體到基層區(qū)域的阻值實(shí)際上，Rds(on)由3個(gè)不同的阻

注意Figure2中Rchan及Rext的部分完全跟電壓沒有關(guān)系，而Rbulk跟加的電壓有很大的關(guān)系。需同時(shí)注意到的是電壓在150V以下的時(shí)候，Rds(on)主要由Rchan和Rext決定；當(dāng)大於150V時(shí)，Rds(on)很明顯地可以看到主要由Rbulk決定。Table1給出的是在相應(yīng)給定電壓的情況下，3種阻值組成Rds(on)時(shí)各自所佔(zhàn)的比重。結(jié)構(gòu)（Structure）注意Figure2中Rchan及Re

可以從先前的討論中得到適用於任何DMOS器件，半導(dǎo)體物理學(xué)原理固有的兩個(gè)推論：首先，MOSFET的breakdown-voltage提升的同時(shí)，Rds(on)會(huì)隨之而顯著增加；再者，如果需要MOSFET去承受更高的breakdown電壓，就無可避免地難以去降低Rds(on).結(jié)構(gòu)（Structure）MOSFET的缺點(diǎn)：當(dāng)breakdown電壓over200V時(shí)，較之於同等voltage¤trating的BJT器件，MOSFET具有較高的conductionloss.可以從先前的討論中得到適用於任何DM

耐高壓的器件其Rbulk較大是因?yàn)閐rain極區(qū)需要這種厚厚的但輕摻雜的eip層以避免在器件中產(chǎn)生高電場（避免過早breakdown).當(dāng)epi層做得更厚，以更小的阻抗來承受高電壓得時(shí)候，bulk這種阻抗成份會(huì)顯著地增加（如圖2），並且開始支配channel及external這兩種阻抗成份。因此，Rds(on)會(huì)隨著breakdown電壓得增加而增加，如果需要MOSFET去承受更高的breakdown電壓，就無可避免地難以去降低Rds(on）結(jié)構(gòu)（Structure）耐高壓的器件其Rbulk較大是因?yàn)閐

也有一個(gè)辦法可以去改善這個(gè)問題。Rds(on)針對的是給定cell及chip尺寸所具有的值。採用大一些的chip會(huì)得到較低的Rds(on),因?yàn)榇笠恍┑腸hip含有較多的cell(如圖Figure3),隨著縱坐標(biāo)的變換可以得到每一個(gè)阻抗的構(gòu)成部分。結(jié)構(gòu)（Structure）Rds(on)1Rds(on)2也有一個(gè)辦法可以去改善這個(gè)問題。Rd

採用大一點(diǎn)的chip所帶來的一個(gè)後果就是會(huì)導(dǎo)致成本的增加，因?yàn)閏hipsize是一個(gè)主要的成本因素。而且因?yàn)閏hip的面積是隨著耐電壓的增加而呈指數(shù)遞增的，並不是線性的，因此這種額外的成本將會(huì)是成本的重要部分。舉個(gè)例子來說，為了得到一個(gè)當(dāng)breakdown電壓是原先值的兩倍時(shí)的Rds(on),新的chip的面積將會(huì)4~5倍於原先的面積，盡管成本沒有呈線性增加，但也已經(jīng)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高於原先的成本。結(jié)構(gòu)（Structure）UCOSTChipsizeChipsize採用大一點(diǎn)的chip所帶來的一個(gè)後果

溫度效應(yīng)（Effectsoftemperature）對於bipolartransistor來講，高工作溫度常常是導(dǎo)致不良的因素。高溫主要是由於hot-spotting的效應(yīng)所產(chǎn)生的，因?yàn)閎ipolar器件中的電流會(huì)趨向集中於emitter周圍。如不加抑制的話，這種hot-spotting效應(yīng)將會(huì)成為導(dǎo)致過快溫升的機(jī)理所在。溫度效應(yīng)（Effectsofte

MOSFET並沒有這種缺點(diǎn)，因?yàn)樗碾娏魇菕穸鄶?shù)載流子的方式。多數(shù)載流子的流動(dòng)性(mobility)（在這裡，再一次強(qiáng)調(diào)，mobility是用來定義當(dāng)電場存在的情況下，多數(shù)載流子的平均流動(dòng)速率)跟silicon內(nèi)部溫度有關(guān):溫度升高流速將趨緩。溫度效應(yīng)（Effectsoftemperature）TmobilityTRds(on)MOSFET並沒有這種缺點(diǎn)，因?yàn)樗?/p>

這種呈反比的關(guān)系顯示當(dāng)chip變熱的時(shí)候載流子的速率將會(huì)變慢。事實(shí)上，siliconpath的阻值將會(huì)上升，這樣可以避免電流過分集中趨向於hotspots.其實(shí)，如MOSFET內(nèi)部趨向形成hotspot時(shí)，其本身的阻值就會(huì)升高以阻止其形成hotspot並分散其電流，電流將會(huì)重新選擇流向，達(dá)到芯片局部溫度下降的目的。溫度效應(yīng)（Effectsoftemperature）正面橫截方向看hotspots側(cè)面橫截方向看hotspot,溫度升高時(shí)，由於其阻值上升，電流被分散這種呈反比的關(guān)系顯示當(dāng)chip變熱的

由於本身silicon結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，MOSFET的阻值跟溫度的關(guān)系呈正向溫度系數(shù)變化，如圖figure4所示：MOSFET的阻抗值具有正向溫度系數(shù)的特點(diǎn)，這樣可以極大地避免溫度升高時(shí)，出現(xiàn)過高而難以遏制的現(xiàn)象。溫度效應(yīng)（Effectsoftemperature）由於本身silicon結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，M

在阻值上呈現(xiàn)正溫度系數(shù)意味著MOSFET相對溫度變化時(shí)所表現(xiàn)出來的更加穩(wěn)定的特性是其本身所固有的一種特點(diǎn)，這樣，MOSFET就可以在溫升過快時(shí)提供自我保護(hù)以及避免二次擊穿。這種特性的另外一個(gè)好處是MOSFET可以採取並聯(lián)的方式來進(jìn)行工作，不用擔(dān)心其中的一個(gè)器件會(huì)吃掉另外一個(gè)器件的電流。如果器件開始發(fā)熱，它的阻值就會(huì)升高，電流會(huì)被拉下來以達(dá)到給芯片降溫的目的。溫度效應(yīng)（Effectsoftemperature）在阻值上呈現(xiàn)正溫度系數(shù)意味著MOS

柵極參數(shù)GateParameters為了使n型的MOSFETdrain-to-source有電流流過，在gate-to-source必須施加一個(gè)正向電壓。由於剛才在前面所提到的，gate極與器件的本體在電氣上是隔離的，理論上沒有電流可以從激勵(lì)源流進(jìn)gate極。I?Howyoucan?柵極參數(shù)GateParameter

事實(shí)上，會(huì)有一個(gè)小電流（幾十個(gè)nanoamperes)從gate-to-source流過，很多技術(shù)手冊把它定義成漏電流，Igss.由於gate極的電流非常之小，MOSFET的輸入阻抗顯得尤其高（兆歐級）；而且，事實(shí)上gate-to-source所表現(xiàn)出來的capacitive（容抗性）遠(yuǎn)甚於resistive(阻抗性）。（因?yàn)間ate極本身是絕緣的，gate-to-source形成一個(gè)電容）柵極參數(shù)GateParametersUgsIgs100nA…原來如此事實(shí)上，會(huì)有一個(gè)小電流（幾十個(gè)nan

圖Figure5解釋的是MOSFET最基本的一種輸入電路。其中所畫出來的零件是等效模式，並不是實(shí)際的零件電阻R和電容C.電容Ciss在MOSFET的技術(shù)手冊裡是器件內(nèi)部gate-to-source和gate-to-drain極間電容的組合;電阻R表示的是gate極所顯示出來的阻抗.MOSFET輸入端等效電阻和等效電容會(huì)影響到器件本身的最高工作頻率。MOSFET的開關(guān)速度主要決定於其輸入阻抗特性和輸入電容特性柵極參數(shù)GateParameters圖Figure5解釋的是MOSFET

工作頻率（OperatingFrequency）大部分的DMOS制程通常採用polysilicon(多晶硅）gate的結(jié)構(gòu)，而不是metal-gate的形式.如果gate結(jié)構(gòu)的阻抗（如圖Figure5中的R）很高，DMOS器件的開關(guān)時(shí)間也會(huì)增加，這樣就會(huì)降低它的最高工作頻率。相對metal-gate的結(jié)構(gòu)來講，polysilicongate具有較高的阻抗。由此可以很好地解釋為什麼metal-gate結(jié)構(gòu)的MOSFET常用於高頻場合（>20Mhz),而polysilicon結(jié)構(gòu)的MOSFET多用於高功率但頻率較低的場合。MOSFET的開關(guān)速度主要決定於其輸入阻抗特性和輸入電容特性工作頻率（OperatingFre

由於MOSFET的響應(yīng)頻率受制於gate端的有效R和C的值，所以可以從一些技術(shù)手冊中的參數(shù)大概估算出MOSFET的最高工作頻率。阻抗部分主要取決於polysilicon-gateoverlay結(jié)構(gòu)中薄層的電阻值，該值大約是20歐姆。鑒於在技術(shù)手冊裡一般不會(huì)給出總的R的值，Ciss一般會(huì)給出:以最大值的方式表示，同時(shí)會(huì)以圖示的方式來反映出其與drian-to-source電壓的關(guān)系。工作頻率（OperatingFrequency）由於MOSFET的響應(yīng)頻率受制於ga

Ciss的值跟chipsize有關(guān)；chip越大，Ciss值越大。由於MOSFET的輸入端的RC組合勢必會(huì)在drivingcircuit的作用下有一個(gè)charge和discharge的問題，而且由於容量的支配，較之於較小的chip，較大的chip開關(guān)速度較慢，因此，較大chip的MOSFET適合用在低頻的應(yīng)用電路裡面。總而言之，絕大部分的的MOSFET最高使用頻率在1Mhz到10Mhz之間。工作頻率（OperatingFrequency）Ciss的值跟chipsize有關(guān)

輸出特性（OutputCharacteristics）MOSFET最常用的graphicaldata可能是輸出特性曲線或者是drain-to-source電流（Ids)與drain-to-source電壓（Vds)的關(guān)系曲線圖。典型的曲線圖如圖Figure6所示，給出的是在不同Vgs的情況下，Id隨著Vds變化的一個(gè)關(guān)系曲線圖。MOSFET需要一個(gè)高輸入電壓（至少10V）以使它們可以以fullrated的Id狀態(tài)來工作。輸出特性（OutputCharac

曲線圖可以分為兩個(gè)部分：一個(gè)是線性區(qū)，Vds較小，Id隨著Vds的增加而線性增加；另外一個(gè)是飽和區(qū)，Vds增加的時(shí)候，Id基本上沒有什麼變化（器件相當(dāng)於一個(gè)恆流源）。電流變化的線性部分和飽和部分交匯的區(qū)域稱之為（pinch-offregion)輸出特性（OutputCharacteristics）曲線圖可以分為兩個(gè)部分：一個(gè)是線性區(qū)

驅(qū)動(dòng)要求（DriveRequirements）當(dāng)我們考慮需要一個(gè)多大的Vgs才能使一個(gè)MOSFET工作的時(shí)候，注意到在圖Figure6裡面，MOSFET在Vgs達(dá)到一個(gè)特定值（稱之為導(dǎo)通電壓）之前，MOSFET是不會(huì)導(dǎo)通的（沒有電流流過）。換句話說，開啟電壓一定要達(dá)到一定的值以後，我們才能期望得到想要的Id電流。對許多的MOSFET來講，其開啟電壓一般為2V。在選擇一個(gè)MOSFET或設(shè)計(jì)MOSFET的驅(qū)動(dòng)電路的時(shí)候，這是一個(gè)重要的考慮因素：gate極驅(qū)動(dòng)電路必須提供一個(gè)至少等同開啟電壓大小的電壓，不過我們建議，這個(gè)電壓應(yīng)該比開啟電壓大一些。驅(qū)動(dòng)要求（DriveRequire

如圖Figure6所示，MOSFET必須要有一個(gè)一定大小的電壓才能去驅(qū)動(dòng)它，比如是10V，才能確保它以最大的飽和電流的狀態(tài)來工作。但是有些IC電路，如TTL型的IC電路，在沒有加external的pull-up電阻時(shí)，沒有辦法提供所需大小的電壓。即使把電壓pull-up到了5V，TTL驅(qū)動(dòng)電路仍無法完全使MOSFET工作在飽和狀態(tài)。因此，TTL驅(qū)動(dòng)電路最適合用在當(dāng)開關(guān)的電流（Id)遠(yuǎn)小於ratedcurrent的場合。驅(qū)動(dòng)要求（DriveRequirements）如圖Figure6所示，MOSFET

CMOSIC的驅(qū)動(dòng)電路可以提供10V的激勵(lì)電壓，這些器件有能力驅(qū)使MOSFET工作在FullSaturation的狀態(tài)。換而言之,，CMOS無法做到像TTL驅(qū)動(dòng)電路一樣的開關(guān)速度。最好的做法是，不管是採用TTL還是CMOSIC，當(dāng)我們在IC的output和gate極的input之間嵌入特殊的bufferingchip去滿足MOSFET的gate極的需求時(shí)，兩種方式都可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)的目的。驅(qū)動(dòng)要求（DriveRequirements）CMOSIC的驅(qū)動(dòng)電路可以提供10

半導(dǎo)體的基本原理按導(dǎo)電性能的不同，物質(zhì)可分為導(dǎo)體，絕緣體和半導(dǎo)體。目前用來制造電子器件的材料主要是單晶半導(dǎo)體硅（Si)和鍺（Ge).硅和鍺都是四價(jià)元素，其原子圖如下所示：純凈的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體，會(huì)形成如下的空間點(diǎn)陣半導(dǎo)體的基本原理按導(dǎo)電性能的不同，物

半導(dǎo)體的基本原理在受熱或有外加電場的情況下，共價(jià)鍵中的價(jià)電子有可能掙脫共價(jià)鍵的束縛而形成自由電子，帶“-”電，其原來的位置形成一個(gè)帶“+”電的空穴。

相鄰共價(jià)鍵內(nèi)的電子在正電荷的吸引下會(huì)填補(bǔ)附近的空穴，從而把空穴移動(dòng)到別處去。依此類推，空穴便可在整個(gè)晶體內(nèi)移動(dòng)。當(dāng)有電場作用時(shí)，價(jià)電子定向地填補(bǔ)空位，使空位做相反方向的的移動(dòng)，這與帶正電荷的粒子做定向運(yùn)動(dòng)的效果完全相同。在這裡，帶負(fù)電荷的自由電子和帶正電荷的空穴都稱為載流子。半導(dǎo)體的基本原理在受熱或有外加電場的

半導(dǎo)體的基本原理N型半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體純凈半導(dǎo)體由於其內(nèi)部的載流子濃度有限，導(dǎo)電能力較差；經(jīng)過摻雜之後，加大了載流子濃度，導(dǎo)電能力大大提升磷，砷，銻等多數(shù)載流子硼，鋁，銦等半導(dǎo)體的基本原理N型半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體

半導(dǎo)體的基本原理-如何形成PN結(jié)N型半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體有濃度差，相互進(jìn)行擴(kuò)散雜質(zhì)原子多一個(gè)價(jià)電子而成為負(fù)離子雜質(zhì)原子失去一個(gè)價(jià)電子而成為正離子半導(dǎo)體的基本原理-如何形成PN結(jié)N型

N型半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體半導(dǎo)體的基本原理-如何形成PN結(jié)擴(kuò)散後形成內(nèi)建電場稱為耗盡層，對載流子的擴(kuò)散有阻礙作用，又稱為阻擋區(qū)或勢壘區(qū)?…N型半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體半導(dǎo)體的基本原理

半導(dǎo)體的基本原理PN結(jié)正向偏置多數(shù)載流子被強(qiáng)行推入耗盡區(qū)，中和其中的正負(fù)離子耗盡區(qū)變窄並最終消失，利於多數(shù)載流子擴(kuò)散，導(dǎo)電能力大大增強(qiáng).半導(dǎo)體的基本原理PN結(jié)正向偏置多數(shù)載

半導(dǎo)體的基本原理PN結(jié)反向偏置多數(shù)載流子被強(qiáng)行拉離耗盡區(qū)，使更多的正負(fù)離子裸出來耗盡區(qū)變寬，更不利於多數(shù)載流子擴(kuò)散，導(dǎo)電能力大大削弱.…原來如此，怪不得二極體有這樣得特性半導(dǎo)體的基本原理PN結(jié)反向偏置多數(shù)載

半導(dǎo)體的基本原理PN結(jié)得伏安特性半導(dǎo)體的基本原理PN結(jié)得伏安特性

半導(dǎo)體的基本原理重?fù)诫s重?fù)诫s的好處在哪裡呢？半導(dǎo)體的基本原理重?fù)诫s重?fù)诫s的好處在

半導(dǎo)體的基本原理在重?fù)诫s的PN結(jié)中，耗盡區(qū)很窄，所以不大的反向電壓就能使耗盡區(qū)內(nèi)形成很強(qiáng)的電場。當(dāng)反向電壓大到一定值時(shí)，強(qiáng)電場足以使耗盡區(qū)內(nèi)的中性原子的價(jià)電子直接拉出共價(jià)鍵，產(chǎn)生大量的電子、空穴對，使反向電流急劇增大。這種擊穿成為齊納擊穿或場致?lián)舸ｋb要控制擊穿電流，擊穿是可以恢復(fù)而不會(huì)毀壞PN結(jié)。輕摻雜重?fù)诫s半導(dǎo)體的基本原理在重?fù)诫s的PN結(jié)中，

半導(dǎo)體的基本原理在輕摻雜得PN結(jié)中，外加反向電壓時(shí)，耗盡區(qū)較寬，少子漂移通過耗盡區(qū)時(shí)被加速，動(dòng)能增大。當(dāng)反向電壓大到一定值時(shí)，在耗盡區(qū)內(nèi)，被加速而獲得高能得少子，在與中性原子得價(jià)電子相碰撞時(shí)，會(huì)把價(jià)電子撞出共價(jià)鍵，產(chǎn)生電子、空穴對。新產(chǎn)生得電子、空穴被強(qiáng)電場加速後，又會(huì)撞出新的電子、空穴對。這種連鎖反應(yīng)使耗盡區(qū)內(nèi)的載流子數(shù)目劇增，從而引起反向電流急劇增大。其現(xiàn)象類似於雪崩，所以成為雪崩擊穿。輕摻雜重?fù)诫s半導(dǎo)體的基本原理在輕摻雜得PN結(jié)中，

半導(dǎo)體的基本原理-晶體管的一般工作模式１）發(fā)射極正偏，集電極反偏；２）發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子，基區(qū)的空穴也向發(fā)射區(qū)注入，但發(fā)射區(qū)相對基區(qū)為重?fù)诫s，注入的空穴濃度遠(yuǎn)小於電子濃度；３）電子在基區(qū)中邊擴(kuò)散邊復(fù)合；４）擴(kuò)散到集電結(jié)的電子被集電區(qū)收集。

所以在晶體管中，薄的基區(qū)將發(fā)射結(jié)和集電結(jié)緊密地聯(lián)系在一起，它能把ｅ結(jié)的正向電流，幾乎全部地傳輸?shù)椒聪蚱玫模憬Y(jié)回路中去。這是晶體管實(shí)現(xiàn)放大功能的關(guān)鍵所在。半導(dǎo)體的基本原理-晶體管的一般工作模

BJT的共射極應(yīng)用半導(dǎo)體的基本原理PN結(jié)得伏安特性共射輸出特性曲線BJT的共射極應(yīng)用半導(dǎo)體的基本原理P

半導(dǎo)體的基本原理PN結(jié)得伏安特性BJT的最高耐電壓及二次擊穿所謂二次擊穿是指器件發(fā)生一次擊穿後，集電極電流繼續(xù)增加，在某電壓，電流點(diǎn)產(chǎn)生向低阻抗區(qū)高速移動(dòng)的的負(fù)阻現(xiàn)象一旦發(fā)生二次擊穿，輕者使BJT耐壓降低，特性變差，重者使集電結(jié)和發(fā)射結(jié)熔通，使BJT受到永久性毀壞。半導(dǎo)體的基本原理PN結(jié)得伏安特性BJ

半導(dǎo)體的基本原理PN結(jié)得伏安特性半導(dǎo)體的基本原理PN結(jié)得伏安特性THANKYOUTheend!THANKYOUTheend!PowerMOSFETApplicationNotesTranslatedby何起富PowerMOSFET應(yīng)用注意事項(xiàng)----摘自FairchildApplicationNote7500Rev.A&ApplicationNote9010Rev.DPowerMOSFETApplicationNote

引言(Introduction)PowerMOSFET(功率型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)的工作原理，規(guī)格及性能均有異於雙極性的晶體管。事實(shí)上，PowerMOSFET在性能上總體來講要優(yōu)於雙極性的晶體管。在很寬的溫度范圍內(nèi)都能保持穩(wěn)定的增益及響應(yīng)時(shí)間.極快的開關(guān)速度;隻需簡單的驅(qū)動(dòng)電路;免除或大大降低了二次擊穿的危險(xiǎn)；可以並聯(lián)起來使用;引言(Introduction)

特性總介（GeneralCharacteristics）傳統(tǒng)的n-p-n型bipolartransistor是一種current-driven的元件，它的3個(gè)管腳（base,emitter&collector)通過合金金屬線的接觸直接與silicondice相連。特性總介（GeneralChara

特性總介（GeneralCharacteristics）Bipolartransistor被視作是一種少數(shù)載流子的器件，在這種器件裡面，注入的少數(shù)載流子被多數(shù)載流子中和掉。這種中和作用的一個(gè)缺陷就是它會(huì)限制器件本身的工作速度。而且由於它用電流驅(qū)動(dòng)base-emitter作為input,所以bipolartransistor對於其驅(qū)動(dòng)電路來講會(huì)呈現(xiàn)一個(gè)較低的阻抗。在絕大多數(shù)的電源電路中，這種低阻抗的的input端需要較為復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)電路特性總介（GeneralChara

相對而言，PowerMOSFET是一種voltage-driven的器件，它的gate極(如圖Figure1(a)),跟其siliconbody本身由一層薄的的SiO2隔離而保持電氣上的絕緣。作為一種多數(shù)載流子的半導(dǎo)體器件，MOSFET較之於bipolartransistor來講具有快得多的工作速度，因?yàn)樵诠ぷ鬟^程中不存在charge-storage的現(xiàn)象。MOSFET是一種電壓控制型的器件，它有一個(gè)具電氣隔離的gate極，採用多數(shù)載流子的方式由source極流到drain極。特性總介（GeneralCharacteristics）相對而言，PowerMOSFET是

當(dāng)一個(gè)正電壓加在一個(gè)n型MOSFET的gate極上的時(shí)候，會(huì)在gate極下面的通道區(qū)域內(nèi)形成一個(gè)電場；那就是說，這種gate極上的electriccharge的作用會(huì)導(dǎo)致p區(qū)位於gate極下面的那一部分會(huì)轉(zhuǎn)換成n型區(qū)（如圖figure1(b)所示）MOSFET工作時(shí)的關(guān)鍵是當(dāng)電壓加在gate極的時(shí)候，在gate極下面的區(qū)域會(huì)形成一個(gè)inversion的通道特性總介（GeneralCharacteristics）當(dāng)一個(gè)正電壓加在一個(gè)n型MOSFET

這種轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象，稱為surface-inversion現(xiàn)象，這樣，電流就可以通過這個(gè)n型區(qū)從drain極流到source極。實(shí)際上，在這種狀態(tài)下，MOSFET不再是一個(gè)n-p-n型的器件。處在drain極和source極的這個(gè)區(qū)域可被視為是一個(gè)電阻，盡管它不象傳統(tǒng)電阻那樣表現(xiàn)出線性的狀態(tài)。正是由於這種surface-inversion的現(xiàn)象，MOSFET的工作原理才徹底地與bipolartransistor不一樣，bipolartransistor在任何時(shí)候都保持其n-p-n的特性。特性總介（GeneralCharacteristics）MOSFET工作時(shí)的關(guān)鍵是當(dāng)電壓加在gate極的時(shí)候，在gate極下面的區(qū)域會(huì)形成一個(gè)inversion的通道“電阻”這種轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象，稱為surface-

特性總介（GeneralCharacteristics）MOSFET發(fā)展的前身：JFETNoisolationlayer無絕緣層?…摻雜了幾價(jià)原子特性總介（GeneralChara

特性總介（GeneralCharacteristics）JFET耗盡型MOSFET特性總介（GeneralChara

特性總介（GeneralCharacteristics）增強(qiáng)型MOSFET特性總介（GeneralChara

特性總介（GeneralCharacteristics）*如何形成一個(gè)通道*電容效應(yīng)特性總介（GeneralChara

正是由於有這樣一個(gè)electrically-isolated的gate極的緣故，MOSFET被稱之為具有高輸入端阻抗，voltage-controlled型的器件；反觀bipolartransistor則是低輸入端阻抗，current-controlled型的器件。作為一個(gè)多數(shù)載流子的半導(dǎo)體器件，MOSFET不需經(jīng)過一個(gè)charge的階段,所以其開關(guān)速度遠(yuǎn)快於bipolartransistor.多數(shù)載流子的半導(dǎo)體器件在溫度升高的時(shí)候其多數(shù)載流子的速度會(huì)趨緩。這種效應(yīng)，會(huì)帶來另外一種稱之為carriermobility的現(xiàn)象（在這裡mobility是用來定義當(dāng)電場存在的情況下，多數(shù)載流子的平均流動(dòng)速率），這種現(xiàn)象可以使MOSFET在溫度上升時(shí)具有更高的阻抗，可以更好地免除當(dāng)溫度runaway的時(shí)候像bipolar元件一樣遇到的麻煩。特性總介（GeneralCharacteristics）正是由於有這樣一個(gè)electrica

在做成MOSFET的制程中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)有用的副產(chǎn)品，這是在source極和drain極內(nèi)部寄生的一個(gè)diode,如圖Figure(c)所示(除bipolardarlingtontransistor之外，一般的bipolartransistor並不具備類似的等效diode),它的這種特性使其在inductive-load開關(guān)切換的情況下可以充當(dāng)一個(gè)穩(wěn)壓的二極管。由於MOSFET本身的結(jié)構(gòu)，在器件內(nèi)部會(huì)寄生一個(gè)diode,設(shè)計(jì)者在實(shí)現(xiàn)某些電路功能的時(shí)候可以充分利用這個(gè)diode特性總介（GeneralCharacteristics）有一個(gè)寄生的BJT和一個(gè)DIODE在做成MOSFET的制程中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)

結(jié)構(gòu)（Structure）以Fairchild的PowerMOSFET為例，是採用垂直式double-diffused制程來做成的，稱為VDMOS或簡稱為DMOS。DMOSMOSFET是由單晶siliconchip組成。這種單晶的siliconchip由許多結(jié)構(gòu)緊湊，六角形的cell組成。Cell數(shù)目的多少主要取決於siliconchip的尺寸大小。例如，一個(gè)120-milsqt的chip包含大約5，000個(gè)cell;一個(gè)240-milsqt的chip擁有超過25，000個(gè)cell.結(jié)構(gòu)（Structure）以Fair

採用multiple-cells這樣的結(jié)構(gòu)其中的一個(gè)目的是為了減小MOSFET處在通態(tài)時(shí)候的的參數(shù)Rds(on),也就是drain極到source極的阻抗。當(dāng)Rds(on)減小了之後，器件在power-switching的時(shí)候可以表現(xiàn)出優(yōu)越的特性，因?yàn)楫?dāng)drain-to-source的電流是一個(gè)給定值的時(shí)候，Rds(on)越小，在drain-to-source的壓降也會(huì)越小。結(jié)構(gòu)（Structure）採用multiple-cells這樣

由於drain極到source極之間的通道本質(zhì)上呈現(xiàn)阻抗性，由於surface-inversion現(xiàn)象的存在，對總的阻抗來講，每一個(gè)cell都會(huì)平均分布到一個(gè)阻抗值，假設(shè)為Rn.每一個(gè)單獨(dú)的cell其阻值已經(jīng)相當(dāng)?shù)?，但為了減小Rds(on),非常有必要用大量的cell以並聯(lián)的方式來組成一個(gè)chip.總之，chip上並聯(lián)的cell越多，其Rds(on)的值就會(huì)越低。Rds(on)=Rn/N,其中N是cell的數(shù)量。結(jié)構(gòu)（Structure）由於drain極到source極之間

實(shí)際上，Rds(on)由3個(gè)不同的阻值所組成。Figure2表示的是單個(gè)cell的3種阻抗成份的曲線圖以及它們對總的一個(gè)Rds(on)值的影響。曲線中任何一點(diǎn)Rds(on)的值都由那一點(diǎn)3個(gè)不同的阻抗相加而成：

結(jié)構(gòu)（Structure）Rds(on)=Rbulk+Rchan+Rext.其中Rchan表示的是gate極下面通道的阻值；Rext包含了基層，焊接點(diǎn)，引線以及package所產(chǎn)生的阻值；而Rbulk表示的是n區(qū)裡面兩層之間的狹窄處所產(chǎn)生的電阻，如圖Figure1(a)所示，再加上狹窄處區(qū)域下面的電流通道的阻值以及貫穿整個(gè)器件本體到基層區(qū)域的阻值實(shí)際上，Rds(on)由3個(gè)不同的阻

注意Figure2中Rchan及Rext的部分完全跟電壓沒有關(guān)系，而Rbulk跟加的電壓有很大的關(guān)系。需同時(shí)注意到的是電壓在150V以下的時(shí)候，Rds(on)主要由Rchan和Rext決定；當(dāng)大於150V時(shí)，Rds(on)很明顯地可以看到主要由Rbulk決定。Table1給出的是在相應(yīng)給定電壓的情況下，3種阻值組成Rds(on)時(shí)各自所佔(zhàn)的比重。結(jié)構(gòu)（Structure）注意Figure2中Rchan及Re

可以從先前的討論中得到適用於任何DMOS器件，半導(dǎo)體物理學(xué)原理固有的兩個(gè)推論：首先，MOSFET的breakdown-voltage提升的同時(shí)，Rds(on)會(huì)隨之而顯著增加；再者，如果需要MOSFET去承受更高的breakdown電壓，就無可避免地難以去降低Rds(on).結(jié)構(gòu)（Structure）MOSFET的缺點(diǎn)：當(dāng)breakdown電壓over200V時(shí)，較之於同等voltage¤trating的BJT器件，MOSFET具有較高的conductionloss.可以從先前的討論中得到適用於任何DM

耐高壓的器件其Rbulk較大是因?yàn)閐rain極區(qū)需要這種厚厚的但輕摻雜的eip層以避免在器件中產(chǎn)生高電場（避免過早breakdown).當(dāng)epi層做得更厚，以更小的阻抗來承受高電壓得時(shí)候，bulk這種阻抗成份會(huì)顯著地增加（如圖2），並且開始支配channel及external這兩種阻抗成份。因此，Rds(on)會(huì)隨著breakdown電壓得增加而增加，如果需要MOSFET去承受更高的breakdown電壓，就無可避免地難以去降低Rds(on）結(jié)構(gòu)（Structure）耐高壓的器件其Rbulk較大是因?yàn)閐

也有一個(gè)辦法可以去改善這個(gè)問題。Rds(on)針對的是給定cell及chip尺寸所具有的值。採用大一些的chip會(huì)得到較低的Rds(on),因?yàn)榇笠恍┑腸hip含有較多的cell(如圖Figure3),隨著縱坐標(biāo)的變換可以得到每一個(gè)阻抗的構(gòu)成部分。結(jié)構(gòu)（Structure）Rds(on)1Rds(on)2也有一個(gè)辦法可以去改善這個(gè)問題。Rd

採用大一點(diǎn)的chip所帶來的一個(gè)後果就是會(huì)導(dǎo)致成本的增加，因?yàn)閏hipsize是一個(gè)主要的成本因素。而且因?yàn)閏hip的面積是隨著耐電壓的增加而呈指數(shù)遞增的，並不是線性的，因此這種額外的成本將會(huì)是成本的重要部分。舉個(gè)例子來說，為了得到一個(gè)當(dāng)breakdown電壓是原先值的兩倍時(shí)的Rds(on),新的chip的面積將會(huì)4~5倍於原先的面積，盡管成本沒有呈線性增加，但也已經(jīng)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高於原先的成本。結(jié)構(gòu)（Structure）UCOSTChipsizeChipsize採用大一點(diǎn)的chip所帶來的一個(gè)後果

溫度效應(yīng)（Effectsoftemperature）對於bipolartransistor來講，高工作溫度常常是導(dǎo)致不良的因素。高溫主要是由於hot-spotting的效應(yīng)所產(chǎn)生的，因?yàn)閎ipolar器件中的電流會(huì)趨向集中於emitter周圍。如不加抑制的話，這種hot-spotting效應(yīng)將會(huì)成為導(dǎo)致過快溫升的機(jī)理所在。溫度效應(yīng)（Effectsofte

MOSFET並沒有這種缺點(diǎn)，因?yàn)樗碾娏魇菕穸鄶?shù)載流子的方式。多數(shù)載流子的流動(dòng)性(mobility)（在這裡，再一次強(qiáng)調(diào)，mobility是用來定義當(dāng)電場存在的情況下，多數(shù)載流子的平均流動(dòng)速率)跟silicon內(nèi)部溫度有關(guān):溫度升高流速將趨緩。溫度效應(yīng)（Effectsoftemperature）TmobilityTRds(on)MOSFET並沒有這種缺點(diǎn)，因?yàn)樗?/p>

這種呈反比的關(guān)系顯示當(dāng)chip變熱的時(shí)候載流子的速率將會(huì)變慢。事實(shí)上，siliconpath的阻值將會(huì)上升，這樣可以避免電流過分集中趨向於hotspots.其實(shí)，如MOSFET內(nèi)部趨向形成hotspot時(shí)，其本身的阻值就會(huì)升高以阻止其形成hotspot並分散其電流，電流將會(huì)重新選擇流向，達(dá)到芯片局部溫度下降的目的。溫度效應(yīng)（Effectsoftemperature）正面橫截方向看hotspots側(cè)面橫截方向看hotspot,溫度升高時(shí)，由於其阻值上升，電流被分散這種呈反比的關(guān)系顯示當(dāng)chip變熱的

由於本身silicon結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，MOSFET的阻值跟溫度的關(guān)系呈正向溫度系數(shù)變化，如圖figure4所示：MOSFET的阻抗值具有正向溫度系數(shù)的特點(diǎn)，這樣可以極大地避免溫度升高時(shí)，出現(xiàn)過高而難以遏制的現(xiàn)象。溫度效應(yīng)（Effectsoftemperature）由於本身silicon結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，M

在阻值上呈現(xiàn)正溫度系數(shù)意味著MOSFET相對溫度變化時(shí)所表現(xiàn)出來的更加穩(wěn)定的特性是其本身所固有的一種特點(diǎn)，這樣，MOSFET就可以在溫升過快時(shí)提供自我保護(hù)以及避免二次擊穿。這種特性的另外一個(gè)好處是MOSFET可以採取並聯(lián)的方式來進(jìn)行工作，不用擔(dān)心其中的一個(gè)器件會(huì)吃掉另外一個(gè)器件的電流。如果器件開始發(fā)熱，它的阻值就會(huì)升高，電流會(huì)被拉下來以達(dá)到給芯片降溫的目的。溫度效應(yīng)（Effectsoftemperature）在阻值上呈現(xiàn)正溫度系數(shù)意味著MOS

柵極參數(shù)GateParameters為了使n型的MOSFETdrain-to-source有電流流過，在gate-to-source必須施加一個(gè)正向電壓。由於剛才在前面所提到的，gate極與器件的本體在電氣上是隔離的，理論上沒有電流可以從激勵(lì)源流進(jìn)gate極。I?Howyoucan?柵極參數(shù)GateParameter

事實(shí)上，會(huì)有一個(gè)小電流（幾十個(gè)nanoamperes)從gate-to-source流過，很多技術(shù)手冊把它定義成漏電流，Igss.由於gate極的電流非常之小，MOSFET的輸入阻抗顯得尤其高（兆歐級）；而且，事實(shí)上gate-to-source所表現(xiàn)出來的capacitive（容抗性）遠(yuǎn)甚於resistive(阻抗性）。（因?yàn)間ate極本身是絕緣的，gate-to-source形成一個(gè)電容）柵極參數(shù)GateParametersUgsIgs100nA…原來如此事實(shí)上，會(huì)有一個(gè)小電流（幾十個(gè)nan

圖Figure5解釋的是MOSFET最基本的一種輸入電路。其中所畫出來的零件是等效模式，並不是實(shí)際的零件電阻R和電容C.電容Ciss在MOSFET的技術(shù)手冊裡是器件內(nèi)部gate-to-source和gate-to-drain極間電容的組合;電阻R表示的是gate極所顯示出來的阻抗.MOSFET輸入端等效電阻和等效電容會(huì)影響到器件本身的最高工作頻率。MOSFET的開關(guān)速度主要決定於其輸入阻抗特性和輸入電容特性柵極參數(shù)GateParameters圖Figure5解釋的是MOSFET

工作頻率（OperatingFrequency）大部分的DMOS制程通常採用polysilicon(多晶硅）gate的結(jié)構(gòu)，而不是metal-gate的形式.如果gate結(jié)構(gòu)的阻抗（如圖Figure5中的R）很高，DMOS器件的開關(guān)時(shí)間也會(huì)增加，這樣就會(huì)降低它的最高工作頻率。相對metal-gate的結(jié)構(gòu)來講，polysilicongate具有較高的阻抗。由此可以很好地解釋為什麼metal-gate結(jié)構(gòu)的MOSFET常用於高頻場合（>20Mhz),而polysilicon結(jié)構(gòu)的MOSFET多用於高功率但頻率較低的場合。MOSFET的開關(guān)速度主要決定於其輸入阻抗特性和輸入電容特性工作頻率（OperatingFre

由於MOSFET的響應(yīng)頻率受制於gate端的有效R和C的值，所以可以從一些技術(shù)手冊中的參數(shù)大概估算出MOSFET的最高工作頻率。阻抗部分主要取決於polysilicon-gateoverlay結(jié)構(gòu)中薄層的電阻值，該值大約是20歐姆。鑒於在技術(shù)手冊裡一般不會(huì)給出總的R的值，Ciss一般會(huì)給出:以最大值的方式表示，同時(shí)會(huì)以圖示的方式來反映出其與drian-to-source電壓的關(guān)系。工作頻率（OperatingFrequency）由於MOSFET的響應(yīng)頻率受制於ga

Ciss的值跟chipsize有關(guān)；chip越大，Ciss值越大。由於MOSFET的輸入端的RC組合勢必會(huì)在drivingcircuit的作用下有一個(gè)charge和discharge的問題，而且由於容量的支配，較之於較小的chip，較大的chip開關(guān)速度較慢，因此，較大chip的MOSFET適合用在低頻的應(yīng)用電路裡面?？偠灾^大部分的的MOSFET最高使用頻率在1Mhz到10Mhz之間。工作頻率（OperatingFrequency）Ciss的值跟chipsize有關(guān)

輸出特性（OutputCharacteristics）MOSFET最常用的graphicaldata可能是輸出特性曲線或者是drain-to-source電流（Ids)與drain-to-source電壓（Vds)的關(guān)系曲線圖。典型的曲線圖如圖Figure6所示，給出的是在不同Vgs的情況下，Id隨著Vds變化的一個(gè)關(guān)系曲線圖。MOSFET需要一個(gè)高輸入電壓（至少10V）以使它們可以以fullrated的Id狀態(tài)來工作。輸出特性（OutputCharac

曲線圖可以分為兩個(gè)部分：一個(gè)是線性區(qū)，Vds較小，Id隨著Vds的增加而線性增加；另外一個(gè)是飽和區(qū)，Vds增加的時(shí)候，Id基本上沒有什麼變化（器件相當(dāng)於一個(gè)恆流源）。電流變化的線性部分和飽和部分交匯的區(qū)域稱之為（pinch-offregion)輸出特性（OutputCharacteristics）曲線圖可以分為兩個(gè)部分：一個(gè)是線性區(qū)

驅(qū)動(dòng)要求（DriveRequirements）當(dāng)我們考慮需要一個(gè)多大的Vgs才能使一個(gè)MOSFET工作的時(shí)候，注意到在圖Figure6裡面，MOSFET在Vgs達(dá)到一個(gè)特定值（稱之為導(dǎo)通電壓）之前，MOSFET是不會(huì)導(dǎo)通的（沒有電流流過）。換句話說，開啟電壓一定要達(dá)到一定的值以後，我們才能期望得到想要的Id電流。對許多的MOSFET來講，其開啟電壓一般為2V。在選擇一個(gè)MOSFET或設(shè)計(jì)MOSFET的驅(qū)動(dòng)電路的時(shí)候，這是一個(gè)重要的考慮因素：gate極驅(qū)動(dòng)電路必須提供一個(gè)至少等同開啟電壓大小的電壓，不過我們建議，這個(gè)電壓應(yīng)該比開啟電壓大一些。驅(qū)動(dòng)要求（DriveRequire

如圖Figure6所示，MOSFET必須要有一個(gè)一定大小的電壓才能去驅(qū)動(dòng)它，比如是10V，才能確保它以最大的飽和電流的狀態(tài)來工作。但是有些IC電路，如TTL型的IC電路，在沒有加external的pull-up電阻時(shí)，沒有辦法提供所需大小的電壓。即使把電壓pull-up到了5V，TTL驅(qū)動(dòng)電路仍無法完全使MOSFET工作在飽和狀態(tài)。因此，TTL驅(qū)動(dòng)電路最適合用在當(dāng)開關(guān)的電流（Id)遠(yuǎn)小於ratedcurrent的場合。驅(qū)動(dòng)要求（DriveRequirements）如圖Figure6所示，MOSFET

CMOSIC的驅(qū)動(dòng)電路可以提供10V的激勵(lì)電壓，這些器件有能力驅(qū)使MOSFET工作在FullSaturation的狀態(tài)。換而言之,，CMOS無法做到像TTL驅(qū)動(dòng)電路一樣的開關(guān)速度。最好的做法是，不管是採用TTL還是CMOSIC，當(dāng)我們在IC的output和gate極的input之間嵌入