Construcción MOSFET


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Acabo de leer una nota de aplicación y estaba confundido acerca de esta frase: "Los ingenieros a menudo piensan en un MOSFET como un solo transistor de potencia, pero es una colección de miles de pequeñas células FET de potencia conectadas en paralelo".

Cómo es esto posible ? En cada clase aprendí acerca de la sección transversal de un MOSFET como un solo bulto, no como "una colección de miles de células FET de potencia".

Entonces la pregunta es: ¿la nota de aplicación se refiere a un tipo especial de MOS o toda mi vida fue una mentira?


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Un MOSFET discreto que compre de digi-key o mouser será miles de FET paralelos, cada uno de los cuales está representado por esa sección transversal que aprendió en clase.
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La mayoría de los MOSFET de potencia discreta son en realidad dispositivos VDMos versus dispositivos planos, que son ligeramente diferentes
sstobbe

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Definitivamente me parece que la nota de aplicación ya respondió a su pregunta "los ingenieros a menudo piensan en ... como" probablemente también implica "a los ingenieros a menudo se les enseña ... como".
Jasper

Respuestas:


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Si se implementara un MOSFET muy grande (es decir, con un canal muy ancho) como un solo dispositivo físico, como el que vio en clase, entonces el electrodo de compuerta sería muy largo y delgado. Esto provocaría un retraso significativo de RC en la puerta y, por lo tanto, el MOSFET se encendería y apagaría muy lentamente. Además, sería difícil colocar un dispositivo de este tipo en un paquete porque sería cientos o miles de veces más ancho de lo que era.

Por lo tanto, es eléctricamente superior y más fácil de manejar el MOSFET si lo divide en muchos MOSFET pequeños. Los terminales de fuente, drenaje y compuerta de todos estos pequeños dispositivos están conectados en paralelo. El resultado es el mismo que si hubiera construido un dispositivo enorme.

En el diseño CMOS VLSI, estos pequeños dispositivos a menudo se denominan "dedos" y en realidad se dibujan como estructuras paralelas. Los dedos alternativos pueden compartir sus regiones de origen / drenaje. Los MOSFET de potencia utilizan otras técnicas para formar los dispositivos pequeños individuales.

Aquí hay un ejemplo del diseño del convertidor digital a analógico: ingrese la descripción de la imagen aquí Fuente: pubweb.eng.utah.edu

La capa amarilla es de polisilicio, y las largas franjas verticales son puertas MOSFET. La capa roja es de metal, y los cuadrados blancos son contactos desde el metal hasta las puertas de polietileno o las regiones fuente / drenaje. En la parte superior derecha, verá un gran transistor PMOS con cinco dedos de puerta paralelos. Entre los dedos de la puerta están las regiones de fuente y drenaje, se ven como tres fuentes paralelas y tres drenajes paralelos. Compartir las regiones fuente / drenaje de esta manera también reduce la capacitancia de esas estructuras al sustrato (pozo N) debajo. La página vinculada tiene varios ejemplos de cómo se usa esto en el diseño de CMOS analógico. Mi experiencia fue principalmente en dispositivos digitales, pero utilizamos la misma idea cuando necesitábamos un búfer de alta unidad para un reloj global o un pin de E / S.


¿El paquete de transistores BJT tiene la misma estructura interna?
pantarhei

Lo siento, no tengo experiencia en diseño de BJT.
Elliot Alderson

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Poniendo en algunas dimensiones, como referencia para aquellos de nosotros que solo estamos acechando? ¿Qué tan grande es un dispositivo enorme? ¿Qué tan pequeño es un pequeño MOSFET? :-)
motoDrizzt

Usando tecnología de 20 años, un MOSFET de 0.25u puede caber dentro de un micrón cuadrado: drenaje / compuerta / fuente / pozo.
analogsystemsrf

@motoDrizzt Grandes y pequeños son relativos y no existe una regla estricta, pero supongo que si W / L supera los 25, podría pensar en dividir el dispositivo. Vea el ejemplo de la foto que agregué.
Elliot Alderson

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Supongo que esta oración es una referencia a la estructura de los MOSFET de poder, como la estructura HEXFET de International Rectifier.

Consulte, por ejemplo, http://www.rfwireless-world.com/Terminology/HEXFET-vs-MOSFET.html para obtener más información sobre la estructura HEXFET.

EDITAR: HEXFET es solo un diseño específico por un fabricante específico. Otros fabricantes ciertamente tienen diseños equivalentes para sus MOSFET de potencia.


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@Hearth IMHO esto no es spam y una bandera de spam sería inapropiada aquí: HEXFET puede muy bien ser un ejemplo representativo de una estructura MOSFET poderosa. Señala el ejemplo de manera bastante neutral y apunta a una fuente de terceros que discute la estructura y las propiedades de esta tecnología en particular (en lugar de simplemente publicitarla). Dicho esto, esta respuesta puede beneficiarse de la inclusión de partes relevantes del artículo (como el diagrama de estructura o una descripción del mismo) para evitar ser una respuesta efectiva de solo enlace.
nanofarad el

@AndreyAkhmetov Prefiero no copiar y pegar partes de ese artículo sin el permiso de su autor. Pero me gustaría votar una respuesta que sea más completa que la mía (e incluso eliminar la mía).
user2233709

@ Corazón Simplemente no lo sé mejor. Supuse que otros fabricantes usaban estructuras similares (pero no tengo idea de cuánto similares).
user2233709

Bien. Lamento desconfiar de ti, entonces! Supongo que me apresuré un poco al pensar que esto podría ser spam; Andrey tiene razón en que es un ejemplo.
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