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mos管出了注入少子的双极性晶体管的概念

作者:电子发烧友        发布时间:11-12        点击:
摘要 : MOS管的全称是金属-氧化物-半导体场效应晶体管。MOS管的发明最早可以追溯到19世纪30年代,由德国人提出了Lilienfeld场效应晶体管的概念,之后贝尔实验室的肖特基发明者Shcokley等人也尝试过研究发明场效应管,但是都失败了。

1MOS的起源

MOS管的全称是金属-氧化物-半导体场效应晶体管。MOS管的发明最早可以追溯到19世纪30年代,由德国人提出了Lilienfeld场效应晶体管的概念,之后贝尔实验室的肖特基发明者Shcokley等人也尝试过研究发明场效应管,但是都失败了。1949年Shcokley提出了注入少子的双极性晶体管的概念。到了1960年,有人提出用二氧化硅改善双极性晶体管的性能,就此MOS管来到了人世间。


然而在这里,我们也不得不提及另外一个大的人物,马丁阿塔拉(Martin M. “John” Atalla)他也被认为是MOS场效应晶体管的发明人之一, 阿塔拉博士是埃及人,之后赴美留学。1949年阿塔拉进入贝尔实验室研究半导体材料的表面特性。通过在硅片晶圆上培养出二氧化硅表层,他终于找到了帮助电流摆脱电子陷阱和散射的方法。后人称之为表面钝化的这项技术,因其低成本和易生产,而成为硅集成电路发展史上的里程碑。其后,阿塔拉博士建议在场效应晶体管(表面运用金属氧化物。并一起在1960年的某次学术会议上宣布了他们的成果。 之后离开贝尔实验室后,阿塔拉博士又曾先后为惠普和仙童半导体工作。

MOS管

2 Super junction MOS

为了满足更高工作频率及更高功率等级的要求,IR公司研发出首款功率MOSFET,接下来的二十年,功率半导体器件进入一个蓬勃发展的时期,很多新型的功率器件,比如IGBT、GTO、IPM相继问世,并且在相关领域内得到越来越广泛的应用。早期的MOS管,抗静电能力弱,导通阻抗大,输入阻抗小,抗噪声能力差,耐压低,通过MOS工艺的改善,到了80年,MOS性能已经达到了大大改善,电压可以耐1000V,导通阻抗小于1Ω,但是人们追求进步的脚步一刻也没停止过,又提出了superjunction MOS,这种mos具有更低导通阻抗,更快的开关速度。常规的MOS有个问题是耐压和导通阻抗成正比,要想获得更高的耐压值,必会导致Rds上升,导致MOS损耗加大,superjunction MOS采用多次注入开槽工艺,很好地解决了这一问题。

3 SiC MOS

随着日益增长的行业需求,硅器件由于其本身物理特性的限制,已经开始不适用于一些高压、高温、高效率及高功率密度的应用场合。碳化硅(SiC)材料因其优越的物理特性,开始受到人们的关注和研究。二十世纪九十年代以来,碳化硅技术得到了迅速发展。 SiC材料与目前应该广泛的Si材料相比,较高的热导率决定了其高电流密度的特性,较高的禁带宽度又决定了SiC器件的高击穿场强和高工作温度等优秀的性能。

4 GaN MOS

人们发现Si材料本身的局限, Si材料的MOS的性能也不能做到极致,工程师们就会另辟蹊径,发现一种新的材料GaN,是氮和镓的化合物,具有耐高温,耐酸耐碱,宽禁带等优良特性,在上世纪90年代,应用在发光二极管上,本世纪初,应用在MOS管,如今已经大量使用中。

MOS管功率器件的进步,等于减少能源损耗,为人类地球长远发展有着极为重要的意义。