MOSFET-Aufbau

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Ich habe gerade eine Anwendungsnotiz gelesen und war verwirrt über diesen Satz: "Ingenieure denken oft an einen MOSFET als einen einzelnen Leistungstransistor, aber es ist eine Sammlung von Tausenden winziger Leistungs-FET-Zellen, die parallel geschaltet sind."

Wie ist das möglich ? In jeder Klasse lernte ich den Querschnitt eines MOSFET als einzelne Masse kennen, nicht als "Sammlung von Tausenden von Leistungs-FET-Zellen".

Die Frage ist also: Bezieht sich der Anwendungsbericht auf einen bestimmten MOS-Typ oder war mein ganzes Leben eine Lüge?

pantarhei
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Ein diskreter MOSFET, den Sie bei Digi-Key oder Mauser kaufen, besteht aus Tausenden von parallelen FETs, von denen jeder durch den Querschnitt dargestellt wird, den Sie im Unterricht kennengelernt haben.
Herd
Die meisten diskreten Leistungs-MOSFETs sind tatsächlich VDMos-Bauelemente im Vergleich zu planaren Bauelementen, die sich geringfügig unterscheiden
am
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Es sieht für mich definitiv so aus, als hätte der Anwendungsbericht bereits Ihre Frage beantwortet: "Ingenieure denken oft an ... als" impliziert wahrscheinlich auch "Ingenieure werden oft unterrichtet an ... als".
Jasper

Antworten:

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Wenn ein sehr großer MOSFET (dh mit einem sehr breiten Kanal) als ein einzelnes physikalisches Gerät implementiert würde, wie das, das Sie in der Klasse gesehen haben, wäre die Gateelektrode sehr lang und dünn. Dies würde eine signifikante RC-Verzögerung im Gate verursachen und so würde sich der MOSFET sehr langsam ein- und ausschalten. Darüber hinaus wäre es schwierig, ein solches Gerät in ein Paket zu packen, da es hunderte oder tausende Male breiter als lang wäre.

Es ist also elektrisch überlegen und einfacher, den MOSFET zu handhaben, wenn Sie ihn in viele kleine MOSFETs aufteilen. Die Source-, Drain- und Gate-Anschlüsse all dieser kleinen Geräte sind parallel geschaltet. Das Ergebnis ist das gleiche, als hätten Sie ein riesiges Gerät gebaut.

Im CMOS-VLSI-Design werden diese kleinen Geräte oft als "Finger" bezeichnet und tatsächlich als parallele Strukturen gezeichnet. Alternative Finger können dann ihre Source / Drain-Bereiche teilen. Leistungs-MOSFETs verwenden andere Techniken zum Bilden der einzelnen kleinen Bauelemente.

Hier ist ein Beispiel aus dem Design des Digital-Analog-Wandlers: Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein Quelle: pubweb.eng.utah.edu

Die gelbe Schicht ist Polysilicium und die langen vertikalen Streifen sind MOSFET-Gates. Die rote Schicht ist Metall, und die weißen Quadrate sind Kontakte vom Metall bis zu den Polygates oder den Source / Drain-Bereichen. Oben rechts sehen Sie einen großen PMOS-Transistor mit fünf parallelen Gate-Fingern. Zwischen den Gate-Fingern befinden sich die Source- und Drain-Bereiche, die wie drei parallele Source- und drei parallele Drains aussehen. Das Teilen der Source / Drain-Bereiche auf diese Weise verringert auch die Kapazität dieser Strukturen für das darunter liegende Substrat (N-Well). Die verlinkte Seite enthält mehrere Beispiele dafür, wie dies beim Entwurf von analogen CMOS verwendet wird. Meine Erfahrung war hauptsächlich mit digitalen Geräten, aber wir haben die gleiche Idee verwendet, als wir einen Puffer mit hohem Laufwerk für eine globale Uhr oder einen E / A-Pin benötigten.

Elliot Alderson
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Hat das BJT-Transistorpaket die gleiche interne Struktur?
Pantarhei
Entschuldigung, ich habe keine Erfahrung im BJT-Design.
Elliot Alderson
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Einige Dimensionen als Referenz für diejenigen von uns, die nur herum lauern? Wie groß ist ein riesiges Gerät? Wie klein ist ein kleiner MOSFET? :-)
motoDrizzt
Mit der 20 Jahre alten Technologie kann ein 0,25-u-MOSFET in ein Quadratmikron passen: Drain / Gate / Source / Welltie.
analogsystemsrf
@motoDrizzt Groß und Klein sind relativ und es gibt keine feste Regel, aber ich würde vermuten, dass Sie über eine Aufteilung des Geräts nachdenken könnten, wenn W / L über 25 steigt. Siehe das Fotobeispiel, das ich hinzugefügt habe.
Elliot Alderson
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Ich denke, dieser Satz bezieht sich auf die Struktur von Leistungs-MOSFETs, wie die HEXFET-Struktur von International Rectifier.

Weitere Informationen zur HEXFET-Struktur finden Sie beispielsweise unter http://www.rfwireless-world.com/Terminology/HEXFET-vs-MOSFET.html .

EDIT: HEXFET ist nur ein bestimmtes Design von einem bestimmten Hersteller. Andere Hersteller haben sicherlich gleichwertige Designs für ihre Leistungs-MOSFETs.

user2233709
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@Hearth IMHO ist dies kein Spam und ein Spam-Flag wäre hier unangemessen - HEXFET kann sehr gut ein repräsentatives Beispiel für eine Leistungs-MOSFET-Struktur sein. Es weist ziemlich neutral auf das Beispiel hin und verweist auf eine Quelle eines Drittanbieters, in der die Struktur und die Eigenschaften dieser bestimmten Technologie erörtert werden (anstatt sie nur zu bewerben). Diese Antwort kann jedoch von der Aufnahme relevanter Teile des Artikels (wie z. B. des Strukturdiagramms oder einer Beschreibung davon) profitieren, um zu vermeiden, dass es sich tatsächlich um eine Nur-Link-Antwort handelt.
Stellen Sie Monica wieder her - ζ--
@AndreyAkhmetov Ich möchte lieber keine Teile dieses Artikels ohne Erlaubnis des Autors kopieren und einfügen. Aber ich würde gerne eine Antwort abstimmen, die umfassender ist als meine (und sogar meine löschen).
user2233709
@Hearth Ich weiß es einfach nicht besser. Ich habe nur vermutet, dass andere Hersteller ähnliche Strukturen verwendet haben (aber ich habe keine Ahnung, wie ähnlich sie sind).
user2233709
In Ordung. Tut mir leid, Ihnen dann zu misstrauen! Ich glaube, ich war etwas voreilig und dachte, dies könnte Spam sein. Andrey hat recht, dass es ein Beispiel ist.
Herd