Konstruksi MOSFET

Saya baru saja membaca catatan aplikasi dan saya bingung tentang kalimat ini: "Insinyur sering menganggap MOSFET sebagai transistor daya tunggal, tetapi itu adalah kumpulan ribuan sel FET daya kecil yang terhubung secara paralel."

Bagaimana ini mungkin ? Di setiap kelas saya belajar tentang penampang MOSFET sebagai satu kesatuan bukan sebagai "kumpulan ribuan sel FET daya".

Jadi pertanyaannya adalah: Apakah catatan aplikasi yang merujuk pada tipe khusus MOS atau seluruh hidup saya adalah bohong?

transistors mosfet cmos pantarhei
sumber

MOSFET diskrit yang Anda beli dari digi-key atau mouser akan menjadi ribuan FET paralel - masing-masing diwakili oleh penampang yang Anda pelajari di kelas.

Hearth

Kebanyakan MOSFET daya diskrit sebenarnya adalah perangkat VDMos versus perangkat planar, yang sedikit berbeda

sstobbe

Jelas bagi saya seperti catatan aplikasi sudah menjawab pertanyaan Anda "insinyur sering menganggap ... sebagai" mungkin juga menyiratkan "insinyur sering diajarkan ... sebagai".

Jasper

Jawaban:

Jika MOSFET yang sangat besar (yaitu dengan saluran yang sangat lebar) diimplementasikan sebagai perangkat fisik tunggal, seperti yang Anda lihat di kelas, maka elektroda gerbang akan sangat panjang dan tipis. Ini akan menyebabkan penundaan RC yang signifikan di gerbang sehingga MOSFET akan hidup dan mati dengan sangat lambat. Selain itu, akan sulit untuk menempatkan perangkat seperti itu dalam sebuah paket karena itu akan menjadi ratusan atau ribuan kali lebih lebar daripada yang lama.

Jadi, ini lebih unggul secara elektrik dan lebih mudah untuk menangani MOSFET jika Anda memecahnya menjadi banyak MOSFET kecil. Terminal sumber, saluran pembuangan, dan gerbang semua perangkat kecil ini terhubung secara paralel. Hasilnya sama seperti jika Anda telah membangun satu perangkat besar.

Dalam desain CMOS VLSI perangkat kecil ini sering disebut "jari" dan sebenarnya digambar sebagai struktur paralel. Jari alternatif kemudian dapat berbagi daerah sumber / kurasnya. Power MOSFET menggunakan teknik lain untuk membentuk perangkat kecil individu.

Berikut ini contoh dari desain konverter digital-ke-analog: Sumber: pubweb.eng.utah.edu

Lapisan kuning adalah polisilikon, dan garis-garis vertikal panjang adalah gerbang MOSFET. Lapisan merah adalah logam, dan kotak putih adalah kontak dari logam ke bawah baik ke gerbang poli atau sumber / saluran drainase. Di kanan atas Anda melihat transistor PMOS besar dengan lima jari gerbang paralel. Di sela-sela gerbang, jari-jari adalah sumber dan daerah pembuangan, terlihat seperti tiga sumber paralel dan tiga saluran paralel. Berbagi daerah sumber / saluran seperti ini juga mengurangi kapasitansi struktur tersebut ke media (sumur-N) di bawahnya. Halaman yang ditautkan memiliki beberapa contoh bagaimana ini digunakan dalam desain CMOS analog. Pengalaman saya terutama di perangkat digital, tetapi kami menggunakan ide yang sama ketika kami membutuhkan buffer drive tinggi untuk jam global atau pin I / O.

Elliot Alderson
sumber

Apakah paket transistor BJT memiliki struktur internal yang sama?

pantarhei

Maaf, saya tidak punya pengalaman dalam desain BJT.

Elliot Alderson

Menempatkan beberapa dimensi, sebagai referensi bagi kita yang hanya bersembunyi? Seberapa besar perangkat yang sangat besar? Seberapa kecil MOSFET kecil? :-)

motoDrizzt

Menggunakan teknologi berusia 20 tahun, MOSFET 0,25u dapat masuk ke dalam mikron persegi: tiriskan / gerbang / sumber / welltie.

analogsystemsrf

@ motoDrizzt Besar dan kecil adalah relatif dan tidak ada aturan yang keras dan cepat, tapi saya kira jika W / L di atas 25 Anda mungkin berpikir untuk memisahkan perangkat. Lihat contoh foto yang saya tambahkan.

Elliot Alderson

Saya kira kalimat ini adalah referensi ke struktur MOSFET kekuatan, seperti struktur HEXFET Penyearah Internasional.

Lihat misalnya http://www.rfwireless-world.com/Terminology/HEXFET-vs-MOSFET.html untuk informasi lebih lanjut tentang struktur HEXFET.

EDIT: HEXFET hanya satu desain khusus oleh satu produsen tertentu. Pabrikan lain tentu saja memiliki desain yang setara untuk daya MOSFET mereka.

pengguna2233709
sumber

@Hearth IMHO ini bukan spam dan bendera spam tidak pantas di sini - HEXFET bisa menjadi contoh yang representatif dari struktur kekuatan MOSFET. Ini menunjukkan contoh yang cukup netral dan menunjuk ke sumber pihak ketiga yang membahas struktur dan sifat-sifat teknologi khusus ini (bukan sekadar mengiklankannya). Yang mengatakan, jawaban ini dapat mengambil manfaat dari dimasukkannya bagian-bagian yang relevan dari artikel (seperti diagram struktur atau deskripsi daripadanya) untuk menghindari jawaban yang hanya efektif untuk tautan saja.

nanofarad

@AndreyAkhmetov Saya lebih suka tidak menyalin-tempel bagian dari artikel itu tanpa izin dari penulisnya. Tetapi saya akan dengan senang hati memilih jawaban yang lebih komprehensif daripada milik saya (dan bahkan menghapus jawaban saya).

user2233709

@Hearth, aku tidak tahu apa-apa. Saya hanya menebak produsen lain menggunakan struktur yang sama (tapi saya tidak tahu seberapa mirip).

user2233709

Baik. Maaf telah mempercayai Anda, kalau begitu! Saya kira saya agak terburu-buru dalam berpikir ini bisa menjadi spam; Andrey benar bahwa itu adalah contoh.

Hearth