MOSFET電晶體完整指南

晶體管有兩種主要類型。第一種是雙極接面電晶體（BJT），第二種是場效應電晶體（FET）。MOSFET是FET的一種，BJT通常用於小於1安培的電流，而MOSFET通常用於更高電流的應用。

用戶可以選擇具有耗盡或增強模式的MOSFET。耗盡模式的工作方式類似於關閉的開關，當通電時，電流會流動。如果施加負電壓，則電流將停止。相反，增強模式MOSFET是當今應用中最常用的類型。

金屬氧化物半導體場效電晶體（MOSFET）是一種常用的半導體器件，用於數模轉換器和類比電路，也是一種有用的功率器件。作為最初的緊湊型晶體管，它適用於各種各樣的電子應用。

有人認為，沒有MOSFET，21世紀許多技術發展是不可能的。它比BJT更廣泛使用，因為它需要的電流很小，來控制載流電流。當MOSFET處於增強模式時，可以增加導電性，從“通常關閉”狀態。透過閘極傳輸的電壓，可以將導電性最小化，從“通常開啟”狀態。MOSFET的微縮化過程相對簡單，它們可以被縮小，以適應較小的應用。

MOSFET的附加優點包括快速切換（特別是與數字信號相關的切換）、極小的功率消耗和高密度，使它們非常適合大規模集成。

MOSFET是集成電路的核心組成部分，由於其緊湊的尺寸，可以設計和製造在單個芯片中。它具有四個端口，分別是源極（S）、閘極（G）、汲極（D）和基極（B）。基極通常連接到源極端口，使MOSFET作為一個場效電晶體（FET）來運作。

PMOS邏輯

如前所述，與BJT相比，MOSFET的集成可實現更高的電路效率。P沟道MOSFET可以與PMOS邏輯一起用於實現數字電路和邏輯閘。

NMOS邏輯

NMOS邏輯與PMOS邏輯類似，不同之處在於N沟道MOSFET應用於邏輯門和相關的數字電路。作為一般規則，N沟道MOSFET比P沟道MOSFET更小，這使它們在某些情況下更具吸引力。然而NMOS邏輯會不斷消耗功率，而PMOS邏輯則不會。

CMOS邏輯

互補金屬氧化物半導體（CMOS）邏輯是一種用於製造集成電路的技術。這類電路廣泛應用於各種電子元件，以及電力發生器上。P和N沟道MOSFET通過連接的閘極和汲極，以減少能量損耗和過剩熱量的形成。

耗盡模式MOSFET器件

耗盡模式MOSFET器件是較不常見的MOSFET類型之一。通電後，它們的通道電阻很低，通道被認為是“開啟”的。在設置為無功率狀態時，這些開關將根據其設計進行導通。通道電阻將是線性的，在信號幅度範圍內，失真較小。

MISFETs

所有MOSFET都是MISFETs（金屬絕緣體半導體場效電晶體），但並非所有MISFET都是MOSFETs。在MOSFET的這類型元件中，閘極絕緣體的電介質是二氧化矽，而其他材料也可以使用。電介質閘極位於閘極電極的下方，MISFET通道的上方。

浮態閘MOSFET（FGMOS）

浮態閘MOSFET具有電子隔離閘。這樣做會在直流電路中產生一個浮動節點，同時在浮動閘極上方的位置上產生一系列的次級閘輸入。除其他用途外，FGMOS通常用作浮動閘記憶單元。

功率MOSFET

功率MOSFET的結構是垂直的，而不是平面的。這使得晶體管能夠同時保持高阻斷電壓和高電流。晶體管電壓等級直接與N-外延層的摻雜和厚度，電流等級與通道寬度的大小有關。該器件面積和能夠持續的電流等級之間也存在直接聯繫。功率MOSFET可實現低閘極驅動功能、快速切換速度和先進的並聯能力。

DMOS

這種雙擴散金屬氧化物半導體可以分為橫向和縱向兩種。大多數功率MOSFET都是使用這種技術製造的。

MOS電容器

這種電容器具有MOSFET結構，MOS電容器位於雙P-N結之間。它通常用作記憶芯片存儲電容器，並用於圖像傳感器技術中的載荷耦合器（CCD）的支持。

TFT

薄膜電晶體（TFT）是一種獨特的MOSFET類型。製造這種變體涉及在支撐基板上，用金屬接觸和電介質層覆蓋的薄的半導體膜上沉積。可以使用多種半導體材料，矽是一種常見的半導體材料。它們可以製造成完全透明的，並用於製造視頻顯示面板。

雙極-MOS電晶體

BiCMOS是一種集成電路，上面有BJT和CMOS電晶體。絕緣閘極雙極晶體（IGBT）的功能類似於MOSFET和雙極晶體（BJT）。

MOS傳感器

已經開發了各種MOS傳感器，用於準確測量物理、化學、生物和環境變量。其中包括開路閘極FET（OGFET）、離子敏感場效電晶體（ISFET）、氣體傳感器FET、電荷流動晶體管（CFT）和酶修飾FET。用於數字成像的常用傳感器包括耦合電荷器件（CCD）和有源像素傳感器（CMOS傳感器）。

多極場效應電晶體

雙極場效應MOSFET具有四極電子管結構，其電流由兩個閘極控制。它通常用於無線電頻應用中的小信號器件，以減小米勒效應的增益損失。當單獨的晶體管替換為級聯配置時，將發生米勒效應。

RHBD

採用佈局封裝晶體管（ELT）製造的器件通常是用於製造以輻射硬化設計（RHBD）為目的的晶體管。MOSFET的閘極通常環繞靠近ELT中心的汲極。在這種情況下，MOSFET的源極環繞閘極。H極是一種確保最小輻射泄漏的MOSFET。

MOS集成電路

MOSFET是最流行的晶體管類型，對於集成電路（IC）芯片的電子操作至關重要。與雙極晶體相比，它們不需要在芯片上進行PN結隔離，因此相對容易分離。

CMOS電路

互補金屬氧化物半導體是一種用於發展集成電路的技術。這種技術用於製造集成電路（IC）芯片，如微處理器、微控制器、記憶芯片和其他數字邏輯電路。它也是發展模擬電路的主要組成部分。這種技術的集成電路的優點在於它們既能夠實現數字邏輯功能，又能夠實現模擬邏輯功能。

CMOS電路的主要特點包括高抗干擾能力和靜態功耗。與其他邏輯技術（如NMOS邏輯或晶體管-晶體管邏輯）相比，這種器件產生的額外熱量也是最少的。這種特點使得集成高密度的邏輯芯片功能成為可能。

模擬開關

對於數字電路而言，MOSFET作為模擬集成的優勢遠小於數字集成。它們在不同的情況下表現出不同的特性。數字電路通常在整個過程中可以實現完全開啟或關閉。開關過程中的速度和電荷的大小是影響開關過程的兩個主要因素。在模擬電路的過渡區域中，必須確保功能性，因為輕微的電壓變化可以改變輸出（汲極）電流。

儘管如此，MOSFET仍然集成在各種模擬電路中，因為它們具有相應的優點。這些優點包括可靠性、零閘極電流和高可調節輸出阻抗。通過調整MOSFET的大小，還可以改變模擬電路的特性和性能。由於閘極電流為零且汲極-源極偏壓為零，MOSFET也是開關的首選選擇。

功率電子學

MOSFET廣泛應用於各種功率電子學領域。它們用於反向電池保護、交替電源之間的功率切換和不需要的負載的關閉。小型MOSFET的主要特點包括佔地面積小、電流大和集成式ESD保護。MOS技術的發展也被廣泛認為是實現電信網絡集成網絡帶寬的主要因素之一。

MOS記憶體

MOSFET的發展使得MOS晶體管可以方便地用於存儲記憶單元。MOS技術是動態存取隨機存儲器（DRAM）的關鍵組成部分之一。與磁心存儲相比，它具有更高的性能、更低的功耗和更實惠的價格。

MOSFET傳感器

MOSFET傳感器，又稱MOS傳感器，通常用於測量物理、化學、生物和環境參數。它們還集成在微機電系統中，主要是因為它們可以實現與化學物質、光線和運動等元素的交互和處理。MOS技術還具有成像傳感應用，適用於集成在耦合電荷器件和主動像素傳感器中。

量子物理學

量子場效應晶體管（QFET）和量子井場效應晶體管（QWFET）都是利用量子隧穿來增加晶體管操作速度的MOSFET類型。這是通過消除電子傳導區域而實現載流體顯著減緩的區域而實現的。這種量子器件的操作依賴於快速熱處理（RTP）的過程，使用極其精細的建築材料層。

選擇適合的N沟道或P沟道MOSFET對於您的應用至關重要。這些MOSFET都用作電子開關。對於常規的電源應用，一種連接到地的MOSFET，另一端連接到軌道電壓。這種配置被稱為低側開關，由於必須傳輸的電壓級別才能實現設備的開啟和關閉，因此應選擇N沟道型號。當有一個連接到總線的高側開關並且負載電阻連接到地時，應該使用P沟道型號。

MOSFET電壓必須超過軌道和總線電壓，以確保足夠的保護並防止MOSFET故障。無論在任何情況下，電流等級都應該是負載的最大容量。其他應該考慮的因素包括技術影響、熱需求和切換性能。閘馬達必須與驅動電路相對應。總之，適當的選擇取決於MOSFET的應用。