浅谈金属氧化物半导体场效应晶体管

用于放大或切换电子信号的晶体管是金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET)。它的重要性仅在 1960 年代中后期才出现，尽管它已经为人所知好几年了。MOSFET 最初于 1959 年用作专利 FET 设计的分支，在结构和操作方面与双极结型晶体管不同。MOSFET 是通过在半导体表面放置绝缘层，然后在其上放置金属栅电极制成的。

金属氧化物场效应管

绝缘栅场效应晶体管 (IGFET) 也称为 MOSFET。与 FET 一样，MOSFET 具有源极、栅极和漏极端子。与 FET 的情况相比，由于栅极端子与硅的连接是隔离的，因此栅极引线不会形成直接电阻，其中流经漏极和源极之间主通道的电流与输入电压成正比。与 JFET 类似，MOSFET 也像主载流通道中的电压一样起作用，其中没有电流流入栅极。

通过将栅极放置在绝缘氧化层上来控制 MOSFET 沟道区的导电性。作为跨绝缘介电层电容感应的电场的结果，沟道的电导率由施加到栅极的电压控制。增强型 MOSFET 根据栅极电压增加载流子的数量，而耗尽型 MOSFET 通过耗尽或去除沟道中的载流子来起作用。

有两类类似于 JFET 的 MOSFET，即 P 沟道和 N 沟道类型，如下所示。

P 型和 N 型 MOSFET 的符号

当今集成电路技术的主要元素之一是 MOSFET，它可以通过其性能降低 IC 的功耗。今天的大多数晶体管都属于 MOSFET 类型，作为数字 IC 的组件，集成电路中的 MOSFET 晶体管数量可能接近数亿。用于数字开关的 MOSFET 的一个优点是栅极和沟道之间的氧化层可防止直流电流流过栅极。这进一步降低了功耗并提供了非常大的输入阻抗。

由于多种原因，MOSFET 将按比例缩放以创建更小的版本。在给定的芯片面积中封装越来越多的器件是使晶体管更小的主要原因。由于半导体晶片的制造成本相对固定，每个集成电路的成本主要与每个晶片可以生产的芯片数量有关。在扩展过程中，可能会出现一些问题，包括：

• MOSFET尺寸缩小带来的困难
• 更高的阈值传导
• 结漏电流增加
• 较低的输出电阻
• 较低的跨导
• 产热
• 互连电容
• 建模挑战
• 工艺变化

编辑：hfy