mos晶体管 最具体的晶体管、MOS管区别详解

晶体管和mos管的区别

什么是MOS管

Mos管是一种金属氧化物半导体场效应晶体管，或金属绝缘体半导体。金属氧化物半导体晶体管的源极和漏极可以切换，它们都是形成在P型背栅中的N型区域。在大多数情况下，两个区域是相同的，即使两端切换，也不会影响设备的性能。这种装置被认为是对称的。

什么是晶体管

严格来说，晶体管一般是指所有基于半导体材料的单个元件，包括由各种半导体材料制成的二极管、三极管、场效应晶体管、晶闸管等。晶体管有时被称为晶体管。

晶体管主要分为两类:双极晶体管(BJT)和场效应晶体管(场效应晶体管)。

晶体管有三极；发射极、基极和集电极由N型和P型组成。场效应晶体管的三极是源极、栅极和漏极。

晶体管有三种极性，因此可以通过三种方式使用，即发射极接地(也称为共发射极放大和CE配置)、基极接地(也称为共基极放大和CB配置)和集电极接地(也称为共集电极放大、CC配置和发射极跟随器)。

晶体管分类

材料

晶体管使用的半导体材料可以分为硅晶体管和锗晶体管。根据晶体管的极性，可分为锗NPN晶体管、锗PNP晶体管、硅NPN晶体管和硅PNP晶体管。

过程

晶体管根据其结构和制造工艺可分为扩散晶体管、合金晶体管和平面晶体管。

载流量

晶体管按电流容量可分为低功率晶体管、中功率晶体管和高功率晶体管。

工作频率

晶体管根据工作频率可分为低频晶体管、高频晶体管和超高频晶体管。

程序包结构

根据封装结构，晶体管可分为金属封装晶体管、塑料封装晶体管、玻璃封装晶体管、表面封装晶体管和陶瓷封装晶体管。它的包装形状多样。

按功能和目的

晶体管可分为低噪声放大晶体管、中高频放大晶体管、低频放大晶体管、开关晶体管、达林顿晶体管、高背电压晶体管、带阻晶体管、阻尼晶体管、微波晶体管、光敏晶体管和磁敏晶体管。

晶体管类型分析

晶体管

它是一种内部有两个PN结，外部有三个引出电极的半导体器件。它可以放大和转换电信号，应用广泛。输入级和输出级都使用晶体管逻辑电路，称为晶体管-晶体管逻辑电路。在书刊和实践中简称TTL电路。属于半导体集成电路的一种，TTL与非门是最常用的一种。TTL与非门是由几个晶体管和电阻元件组成的电路系统，制作在一个小硅片上，封装成一个独立的元件。半导体三极管是电路中应用最广泛的器件之一，用“V”或“VT”来表示(旧字符有“Q”、“GB”等。).

巨型晶体管

巨型晶体管，在英语中直译为巨型晶体管，是一种双极结型晶体管——BJT)，具有高电压和高电流电阻，因此有时被称为功率BJT；。其特点是:耐压高，电流大，开关特性好，但驱动电路复杂，驱动功率大；GTR的工作原理与普通双极结型晶体管相同。

光电晶体管

光电晶体管是由双极晶体管或场效应晶体管组成的光电器件。这类器件的有源区吸收光，产生光生载流子，通过内部电放大机制产生光电流增益。光电晶体管三端工作，很容易实现电控或电气同步。光电晶体管使用的材料通常是砷化镓(GaAs)，主要分为双极型光电晶体管、场效应光电晶体管和相关器件。双极型光电晶体管通常增益较高，但速度不要太快。对于GaAs-砷化镓，放大系数可以大于1000，响应时间大于纳秒。它们通常用于光电探测器和光学放大。场效应光电晶体管响应速度快(约50皮秒)，但缺点是光敏面积小，增益小(放大倍数可大于10)，所以常被用作甚高速光电探测器。还有很多其他的平面光电器件，其特点是速度快(响应时间几十皮秒)，适合集成。这种器件有望应用于光电集成。

双极晶体管

双极晶体管是指广泛用于音频电路的晶体管。双极是由电流流过两种半导体材料的关系导出的。双极型晶体管根据工作电压的极性可分为NPN型或PNP型。

双极结型

“双极”的意思是电子和空空穴同时参与运动。双极结型晶体管——BJT)，也称为半导体晶体管，是通过一定的工艺将两个PN结结合在一起的器件，有两种结合结构:PNP和NPN。三极从外面引出:集电极、发射极、基极。集电极从集电极区引出，发射极从发射极区引出，基极从基极区引出(基极区在中间)。

BJT具有放大效应，这取决于其发射极电流通过基极区传输到集电极区。为了保证这个传输过程，一方面要满足内部条件，即发射极区的杂质浓度要远大于基极区的杂质浓度，基极区的厚度要很小。另一方面，应满足外部条件，即发射极结应正向偏置(加上直流电压)，集电极结应反向偏置。BJT有很多种，如高频管和低频管按频率，小、中、大功率管按功率，硅管和锗管按半导体材料等，放大电路形式有:共发射极、共基极和共集电极放大电路。

场效应晶体管

“场效应”的含义是，这种晶体管的工作原理是基于半导体的电场效应。

场效应晶体管(FET)是一种基于场效应原理工作的晶体管。场效应晶体管有两种主要类型:结型场效应晶体管(JFET)和金属氧化物半导体场效应晶体管(金属氧化物半导体场效应晶体管)。与BJT不同，场效应晶体管只由一个载流子(多数载流子)导通，所以它也被称为单极晶体管。它是一种压控半导体器件，具有输入电阻高、噪声低、功耗低、动态范围大、易于集成、无二次击穿、安全工作区宽等优点。

静电感应

SIT(静电感应晶体管(SIT)诞生于1970年，实际上是一种结型场效应晶体管。通过将用于信息处理的低功率SIT器件的水平导电结构改变为垂直导电结构，可以制造高功率SIT器件。SIT是一种多亚导电的MOSFET，相当于甚至超过功率MOSFET，其功率容量大于功率MOSFET，适用于高频大功率场合。目前，SIT已经广泛应用于雷达通信设备、超声波功率放大、脉冲功率放大、高频感应加热等一些专业领域。

单电子晶体管

能用一个或几个电子记录信号的晶体管。随着半导体刻蚀技术和工艺的发展，大规模集成电路的集成度越来越高。以动态随机存储器(DRAM)为例，其集成度每两年增加4倍，预计单电子晶体管将是最终目标。目前，一般的存储器每个存储单元包含20万个电子，而单电子晶体管每个存储单元只包含一个或几个电子，因此将大大降低功耗，提高集成电路的集成度。1989年，斯科特-托马斯等人在实验中发现了库仑阻塞。

绝缘栅双极型晶体管

绝缘栅双极晶体管(IGBT)结合了巨晶体管(GTR)和功率场效应晶体管(功率金属氧化物半导体场效应晶体管)的优点，具有良好的特性，应用广泛。IGBT也是一个三端器件:栅极、集电极和发射极。

晶体管的主要参数

放大系数

DC电流放大系数，又称静态电流放大系数或DC放大系数，是指静态不变信号输入时晶体管集电极电流ic与基极电流IB的比值，一般表示为hFE或β。

耗散功率

耗散功率又称集电极最大允许耗散功率PCM，是指晶体管参数变化不超过规定允许值时的最大集电极耗散功率。

当特征频率fT晶体管的工作频率超过截止频率fβ或fα时，其电流放大系数β会随着频率的增加而减小。特征频率是指β值降至1时晶体管的工作频率。

最大频率fM

最高振荡频率是指晶体管的功率增益降至1时的频率。

最大电流

最大集电极电流(ICM)是指允许通过晶体管集电极的最大电流。当晶体管的集电极电流IC超过ICM时，晶体管的β值等参数会发生明显变化，影响其正常工作，甚至损坏。

最大反向电压

最大反向电压是指晶体管在工作期间允许施加的最大工作电压。它包括集电极-发射极反向击穿电压、集电极-基极反向击穿电压和发射极-基极反向击穿电压。

金属氧化物半导体管的主要特性

导通电阻降低

英飞凌内置横向电场的MOSFET可以承受600V和800V的电压，与常规MOSFET器件相比，相同的管芯面积和导通电阻分别降低到常规MOSFET器件的1/5和1/10。在相同的额定电流下，导通电阻分别降至1/2和1/3左右。在额定结温和额定电流条件下，导通电压分别从12.6伏和19.1伏下降到6.07伏和7.5伏。导通损耗降低到传统MOSFET的1/2和1/3。由于传导损耗和发热的减少，器件相对较凉，所以被称为COOLMOS。

封装减少和热阻减少

与常规MOSFET相比，同样额定电流的COOLMOS的管芯缩小到1/3和1/4，使封装尺寸缩小了两个封装。由于COOLMOS管芯的厚度只有常规MOSFET的1/3，所以TO-220封装的RTHJC从常规的1℃/W降低到0.6℃/W；额定功率从125W提高到208W，提高了管芯的散热能力。

开关特性的改善

COOLMOS的栅电荷和开关参数优于常规MOSFET。显然，由于QG的减少，特别是QGD的减少，酷金属氧化物半导体的开关时间大约是传统金属氧化物半导体场效应晶体管的一半。开关损耗降低约50%。关断时间的缩短也与COOLMOS中的低栅极电阻(< 1 ω =)有关。

雪崩击穿电阻和SCSOA

目前，新型MOSFET无一例外地具有雪崩击穿电阻。COOLMOS也有抗雪崩能力。在相同的额定电流下，COOLMOS的IAS与ID25相同。然而，由于管芯面积的减小，IAS比传统的MOSFET小，而IAS和EAS都比相同管芯面积的传统MOSFET大。

COOLMOS最大的特点之一就是有短路安全工作区(SCSOA)，这是常规MOS所没有的。

COOLMOS的SCSOA主要是由于传输特性的变化和芯片热阻的减小而获得的。COOLMOS的传输特性如图所示。从图中可以看出，当vgs > 8v时，COOLMOS的漏极电流不再增加，处于恒流状态。特别是结温升高时，恒流值降低，最高结温时约为ID25℃的2倍，即正常工作电流的3-3.5倍。在短路状态下，漏极电流不会因为栅极的15V驱动电压而上升到无法忍受的ID25℃十倍以上，从而将短路时COOLMOS消耗的功率限制在350v× 2d25℃，尽可能减少短路时的管芯发热。

模具热阻的降低可以使模具产生的热量迅速散发到壳体中，抑制模具温度的上升速度。因此，COOLMOS可以在正常栅极电压下驱动，在0.6VDSS电源电压下，可以承受10μ s的短路冲击，时间间隔大于1S，1000次无损伤，可以像IGBT一样在短路时有效保护COOLMOS。