Konstrukcja MOSFET

Właśnie przeczytałem notę aplikacyjną i pomyliłem się co do tego zdania: „Inżynierowie często myślą o MOSFET-ie jako o pojedynczym tranzystorze mocy, ale jest to zbiór tysięcy maleńkich ogniw FET mocy połączonych równolegle”.

Jak to jest możliwe ? W każdej klasie dowiedziałem się o przekroju MOSFET-u jako pojedynczej bryły, a nie jako „zbiór tysięcy ogniw FET mocy”.

Pytanie brzmi zatem: czy nota aplikacyjna odnosi się do specjalnego typu MOS, czy całe moje życie było kłamstwem?

transistors mosfet cmos

— pantarhei
źródło

Dyskretny MOSFET, który kupujesz od digi-key lub mouser, będzie tysiącem równoległych FET-ów, z których każdy jest reprezentowany przez przekrój, o którym nauczyłeś się w klasie.

— Hearth

Większość dyskretne Tranzystory mocy są rzeczywiście VDMOS urządzenia porównaniu płaskich urządzeń, które są nieco inne

— sstobbe

Zdecydowanie wydaje mi się, że nota aplikacyjna już odpowiedziała na twoje pytanie „inżynierowie często myślą… jak„ prawdopodobnie również implikuje ”inżynierów często uczy się… jak”.

— Jasper

Odpowiedzi:

Jeśli bardzo duży MOSFET (tj. Z bardzo szerokim kanałem) zostałby zaimplementowany jako pojedyncze urządzenie fizyczne, takie jak to, które widziałeś w klasie, elektroda bramkowa byłaby bardzo długa i cienka. Spowodowałoby to znaczne opóźnienie RC w kierunku bramki, więc MOSFET włączałby się i wyłączał bardzo powoli. Co więcej, trudno byłoby umieścić takie urządzenie w pakiecie, ponieważ byłoby setki lub tysiące razy szersze niż było długie.

Tak więc, jest lepszy elektrycznie i łatwiejszy w obsłudze MOSFET, jeśli podzielisz go na wiele małych MOSFET. Zaciski źródła, spustu i bramki wszystkich tych małych urządzeń są połączone równolegle. Rezultat jest taki sam, jakbyś zbudował jedno ogromne urządzenie.

W projekcie CMOS VLSI te małe urządzenia są często nazywane „palcami” i są rysowane jako równoległe struktury. Alternatywne palce mogą następnie udostępniać regiony źródła / drenażu. MOSFET-y mocy wykorzystują inne techniki formowania pojedynczych małych urządzeń.

Oto przykład z projektu konwertera cyfrowo-analogowego: Źródło: pubweb.eng.utah.edu

Żółta warstwa to polikrzem, a długie pionowe paski to bramy MOSFET. Czerwona warstwa jest metalowa, a białe kwadraty stykają się od metalu w dół do poli-bram lub obszarów źródła / drenażu. W prawym górnym rogu widać duży tranzystor PMOS z pięcioma równoległymi palcami bramki. Pomiędzy palcami bramy znajdują się obszary źródła i odpływu, wygląda jak trzy równoległe źródła i trzy równoległe odpływy. Dzielenie takich obszarów źródła / drenażu zmniejsza również pojemność tych struktur do podłoża (studni N) poniżej. Strona, na której znajduje się link, zawiera kilka przykładów tego, jak jest on wykorzystywany w projektowaniu analogowej pamięci CMOS. Moje doświadczenie dotyczyło głównie urządzeń cyfrowych, ale skorzystaliśmy z tego samego pomysłu, gdy potrzebowaliśmy bufora dużej prędkości dla globalnego zegara lub styku we / wy.

— Elliot Alderson
źródło

Czy pakiet tranzystorów BJT ma taką samą strukturę wewnętrzną?

— pantarhei

Przepraszam, nie mam doświadczenia w projektowaniu BJT.

— Elliot Alderson

Umieszczając niektóre wymiary, jako odniesienie dla tych z nas, którzy właśnie się czają? Jak duże jest ogromne urządzenie? Jak mały jest mały MOSFET? :-)

— motoDrizzt

Korzystając z 20-letniej technologii, MOSFET 0,25u może zmieścić się w mikronie kwadratowym: dren / bramka / źródło / studnia.

— analogsystemsrf

@motoDrizzt Duże i małe są względne i nie ma twardej i szybkiej reguły, ale zgaduję, że jeśli W / L przekroczy 25, możesz pomyśleć o podzieleniu urządzenia. Zobacz przykład dodanego zdjęcia.

— Elliot Alderson

Wydaje mi się, że to zdanie odnosi się do struktury MOSFET-ów mocy, takich jak struktura HEXFET-a International Rectifier.

Zobacz na przykład http://www.rfwireless-world.com/Terminology/HEXFET-vs-MOSFET.html, aby uzyskać więcej informacji na temat struktury HEXFET.

EDYCJA: HEXFET to tylko jeden konkretny projekt jednego konkretnego producenta. Inni producenci z pewnością mają równoważne konstrukcje MOSFET-ów mocy.

— użytkownik2233709
źródło

@Hearth IMHO to nie jest spam, a flaga spamu byłaby tutaj nieodpowiednia - HEXFET może równie dobrze być reprezentatywnym przykładem struktury MOSFET-a mocy. Wskazuje przykład dość neutralnie i wskazuje na źródło zewnętrzne, które omawia strukturę i właściwości tej konkretnej technologii (w przeciwieństwie do zwykłej reklamy). To powiedziawszy, ta odpowiedź może skorzystać z włączenia odpowiednich części artykułu (takich jak schemat struktury lub jej opis), aby uniknąć bycia odpowiedzią tylko dla łącza.

— nanofarad

@AndreyAkhmetov Wolałbym nie kopiować i wklejać fragmentów tego artykułu bez zgody autora. Ale chętnie głosuję za odpowiedzią bardziej wyczerpującą niż moja (a nawet usuwam moją).

— user2233709

@Hearth Po prostu nie wiem lepiej. Właśnie zgadywałem, że inni producenci używali podobnych struktur (ale nie mam pojęcia, jak bardzo podobne).

— user2233709

W porządku. Przepraszam, że ci nie ufam! Przypuszczam, że trochę pochopnie pomyślałem, że to może być spam; Andrey ma rację, że to przykład.

— Hearth