半导体件物理_5孟庆巨.ppt

第五章MOS场救晶体管  主要内容 、MOSF的基本结构 二、 MOSFET的工作原理 三、 MOSFET的直流特性曲线 四、 MOSFET的种类 五、 MOSFET的电容与频率特性 六、 MOSFET的技术发展  场效应晶体管( Field Effect Transistor)是 种电压控制器件,用输入电压控制输出电流 的半导体器件,仅由一种载流子参与导电。从 参与导电的载流子来划分,它有电子作为载流 子的N沟道器件和空穴作为载流子的P沟道器件。  从场效应晶体管的结构来划分,它有三大类。 1.结型场效应晶体管JFET Cunction type Field Effect Transistor) 2.金属半导体场效应晶体管 MESFET Metal Semiconductor Field Effect Transistor) 3.金属氧化物半导体场效应晶体管M0SFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor  口随着集成电路设计和制造技术的发展,目前大部 分超大规模集成电路都是M0S集成电路。在数字集 成电路,尤其是微处理机和存储器方面,M0S集成 电路几乎占据了绝对的位置。 口此外,M0S在一些特种器件,如CCD(电荷耦合器 件)和敏感器件方面应用广泛  促进M0S晶体管发展主要有以下四大技术 (a)半导体表面的稳定化技术 b)各种栅绝缘膜的实用化 (c)自对准结构M0S工艺 (d)阈值电压的控制技术  MOSFET的基本结构 1、MOS场效应晶体管的结构 d P衬底 沟道箭头向里 M0SFT基本上是一种左右对称的拓扑结构,它是在P型半 导体上生成一层S102薄膜绝缘层,然后用光刻工艺扩散两 个高掺杂的N型区,从N型区引出电极,一个是漏极D 个是源极S。在源极和漏极之间的绝缘层上镀一层金属铝 作为栅极G。P型半导体称为衬底,用符号B表示  M0S场效应晶体管是四端器件。 D( Drain)为漏极,相当c; G(Gate)为栅极,相当b s( Source)为源极,相当e。 B( substrate),衬底极 F衬 通常接地,有时为了控制电流或由 于电路结构的需要,在衬底和源之 的有间也加一个小偏压)。 若栅极材料用金属铝,则称“铝栅”器件; 若栅极材料用高掺杂的多晶硅,则称“硅栅”器件。目前 绝大部分芯片生产厂家是采用“硅栅”工艺  沟道宽 捷极氧化膜 p型硅衬底 Fo(衬底偏压 对NMOS晶体管,源和漏是用浓度很高的N+杂质扩散 而成。在源、漏之间是受栅电压控制的沟道区,沟 道区长度为L,宽度为W 对于NM0S,通常漏源之间加偏压后,将电位低 的一端成为源,电位高的一端称为漏,电流方 向由漏端流向源端  2、MIS结构 (1)表面空间电荷层和反型层 表面空间电荷层和反型层实际上属于半导体表面 的感生电荷 MIS结构上加电压后产生感生电荷的四种情况。 VG0 绝缘体臣三 十+十+ 半导体 Q VGO eeceeeoe p