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MOS晶体管
金属-氧化物-半导体(Metal-Oxide-SEMIconductor)结构的晶体管简称MOS晶体管,有P型MOS管和N型MOS管之分。MOS管构成的集成电路称为MOS集成电路,而PMOS管和NMOS管共同构成的互补型MOS集成电路即为CMOS-IC
MOSFET的结构
MOSFET是Metal-Oxide-SILicon Field Effect Transistor的英文缩写,平面型器件结构,按照导电沟道的不同可以分为NMOS和PMOS器件。MOS器件基于表面感应的原理,是利用垂直的栅压VGS实现对水平IDS的控制。它是多子(多数载流子)器件。用跨导描述其放大能力。MOSFET晶体管的截面图如图1所示在图中,S=Source,G=Gate,D=Drain。
NMOS和PMOS在结构上完全相像,所不同的是衬底和源漏的掺杂类型。简单地说,NMOS是在P型硅的衬底上,通过选择掺杂形成N型的掺杂区,作为NMOS的源漏区;PMOS是在N型硅的衬底上,通过选择掺杂形成P型的掺杂区,作为PMOS的源漏区。如图所示,两块源漏掺杂区之间的距离称为沟道长度L,而垂直于沟道长度的有效源漏区尺寸称为沟道宽度W。对于这种简单的结构,器件源漏是完全对称的,只有在应用中根据源漏电流的流向才能确认具体的源和漏。
器件的栅电极是具有一定电阻率的多晶硅材料,这也是硅栅MOS器件的命名根据。在多晶硅栅与衬底之间是一层很薄的优质二氧化硅,它是绝缘介质,用于绝缘两个导电层:多晶硅栅和硅衬底,从结构上看,多晶硅栅-二氧化硅介质-掺杂硅衬底(Poly-Si--SiO2--Si)形成了一个典型的平板电容器,通过对栅电极施加一定极性的电荷,就必然地在硅衬底上感应等量的异种电荷。这样的平板电容器的电荷作用方式正是MOS器件工作的基础。
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