晶體管和mos管區別
什么是MOS管

mos管是金屬(metal)—氧化物(oxide)—半導體(semiconductor)場(chǎng)效應晶體管，或者稱(chēng)是金屬—絕緣體(insulator)—半導體。MOS管的source和drain是可以對調的，他們都是在P型backgate中形成的N型區。在多數情況下，這個(gè)兩個(gè)區是一樣的，即使兩端對調也不會(huì )影響器件的性能。這樣的器件被認為是對稱(chēng)的。

什么是晶體管

嚴格意義上講，晶體管泛指一切以半導體材料為基礎的單一元件，包括各種半導體材料制成的二極管、三極管、場(chǎng)效應管、可控硅等。晶體管有時(shí)多指晶體三極管。

晶體管主要分為兩大類(lèi)：雙極性晶體管（BJT）和場(chǎng)效應晶體管（FET）。

晶體管有三個(gè)極；雙極性晶體管的三個(gè)極，分別由N型跟P型組成發(fā)射極（Emitter）、基極(Base) 和集電極（Collector）;場(chǎng)效應晶體管的三個(gè)極，分別是源極（Source）、柵極（Gate）和漏極（Drain）。

晶體管因為有三種極性，所以也有三種的使用方式，分別是發(fā)射極接地（又稱(chēng)共射放大、CE組態(tài)）、基極接地（又稱(chēng)共基放大、CB組態(tài)）和集電極接地（又稱(chēng)共集放大、CC組態(tài)、發(fā)射極隨耦器）。

晶體管分類(lèi)

材料

按晶體管使用的半導體材料可分為硅材料晶體管和鍺材料晶體管。按晶體管的極性可分為鍺NPN型晶體管、鍺PNP晶體管、硅NPN型晶體管和硅PNP型晶體管。

工藝

晶體管按其結構及制造工藝可分為擴散型晶體管、合金型晶體管和平面型晶體管。

電流容量

晶體管按電流容量可分為小功率晶體管、中功率晶體管和大功率晶體管。

工作頻率

晶體管按工作頻率可分為低頻晶體管、高頻晶體管和超高頻晶體管等。

封裝結構

晶體管按封裝結構可分為金屬封裝（簡(jiǎn)稱(chēng)金封）晶體管、塑料封裝（簡(jiǎn)稱(chēng)塑封）晶體管、玻璃殼封裝（簡(jiǎn)稱(chēng)玻封）晶體管、表面封裝（片狀）晶體管和陶瓷封裝晶體管等。其封裝外形多種多樣。

按功能和用途

晶體管按功能和用途可分為低噪聲放大晶體管、中高頻放大晶體管、低頻放大晶體管、開(kāi)關(guān)晶體管、達林頓晶體管、高反壓晶體管、帶阻晶體管、帶阻尼晶體管、微波晶體管、光敏晶體管和磁敏晶體管等多種類(lèi)型。

晶體管種類(lèi)分析

半導體三極管

是內部含有兩個(gè)PN結，外部通常為三個(gè)引出電極的半導體器件。它對電信號有放大和開(kāi)關(guān)等作用，應用十分廣泛。輸入級和輸出級都采用晶體管的邏輯電路，叫做晶體管－晶體管邏輯電路，書(shū)刊和實(shí)用中都簡(jiǎn)稱(chēng)為T(mén)TL電路，它屬于半導體集成電路的一種，其中用得最普遍的是TTL與非門(mén)。TTL與非門(mén)是將若干個(gè)晶體管和電阻元件組成的電路系統集中制造在一塊很小的硅片上，封裝成一個(gè)獨立的元件。半導體三極管是電路中應用最廣泛的器件之一，在電路中用“V”或“VT”（舊文字符號為“Q”、“GB”等）表示。

電力晶體管

電力晶體管按英文Giant Transistor直譯為巨型晶體管，是一種耐高電壓、大電流的雙極結型晶體管（Bipolar Junction Transistor—BJT），所以有時(shí)也稱(chēng)為Power BJT；其特性有：耐壓高，電流大，開(kāi)關(guān)特性好，但驅動(dòng)電路復雜，驅動(dòng)功率大；GTR和普通雙極結型晶體管的工作原理是一樣的。

光晶體管

光晶體管（phototransistor）由雙極型晶體管或場(chǎng)效應晶體管等三端器件構成的光電器件。光在這類(lèi)器件的有源區內被吸收，產(chǎn)生光生載流子，通過(guò)內部電放大機構，產(chǎn)生光電流增益。光晶體管三端工作，故容易實(shí)現電控或電同步。光晶體管所用材料通常是砷化鎵（GaAs），主要分為雙極型光晶體管、場(chǎng)效應光晶體管及其相關(guān)器件。雙極型光晶體管通常增益很高，但速度不太快，對于GaAs-GaAlAs，放大系數可大于1000，響應時(shí)間大于納秒，常用于光探測器，也可用于光放大。場(chǎng)效應光晶體管響應速度快（約為50皮秒），但缺點(diǎn)是光敏面積小，增益?。ǚ糯笙禂悼纱笥?0），常用作極高速光探測器。與此相關(guān)還有許多其他平面型光電器件，其特點(diǎn)均是速度快（響應時(shí)間幾十皮秒）、適于集成。這類(lèi)器件可望在光電集成中得到應用。

雙極晶體管

雙極晶體管（bipolar transistor）指在音頻電路中使用得非常普遍的一種晶體管。雙極則源于電流系在兩種半導體材料中流過(guò)的關(guān)系。雙極晶體管根據工作電壓的極性而可分為NPN型或PNP型。

雙極結型

“雙極”的含義是指其工作時(shí)電子和空穴這兩種載流子都同時(shí)參與運動(dòng)。雙極結型晶體管（Bipolar Junction Transistor—BJT）又稱(chēng)為半導體三極管，它是通過(guò)一定的工藝將兩個(gè)PN結結合在一起的器件，有PNP和NPN兩種組合結構；外部引出三個(gè)極：集電極，發(fā)射極和基極，集電極從集電區引出，發(fā)射極從發(fā)射區引出，基極從基區引出（基區在中間）；

BJT有放大作用，重要依靠它的發(fā)射極電流能夠通過(guò)基區傳輸到達集電區而實(shí)現的，為了保證這一傳輸過(guò)程，一方面要滿(mǎn)足內部條件，即要求發(fā)射區雜質(zhì)濃度要遠大于基區雜質(zhì)濃度，同時(shí)基區厚度要很小，另一方面要滿(mǎn)足外部條件，即發(fā)射結要正向偏置（加正向電壓）、集電結要反偏置；BJT種類(lèi)很多，按照頻率分，有高頻管，低頻管，按照功率分，有小、中、大功率管，按照半導體材料分，有硅管和鍺管等；其構成的放大電路形式有：共發(fā)射極、共基極和共集電極放大電路。

場(chǎng)效應晶體管

“場(chǎng)效應”的含義是這種晶體管的工作原理是基于半導體的電場(chǎng)效應的。

場(chǎng)效應晶體管（field effect transistor）利用場(chǎng)效應原理工作的晶體管，英文簡(jiǎn)稱(chēng)FET。場(chǎng)效應晶體管又包含兩種主要類(lèi)型：結型場(chǎng)效應管（Junction FET，縮寫(xiě)為JFET)和金屬-氧化物半導體場(chǎng)效應管（Metal-Oxide Semiconductor FET，縮寫(xiě)為MOS-FET）。與BJT不同的是，FET只由一種載流子（多數載流子）參與導電，因此也稱(chēng)為單極型晶體管。它屬于電壓控制型半導體器件，具有輸入電阻高、噪聲小、功耗低、動(dòng)態(tài)范圍大、易于集成、沒(méi)有二次擊穿現象、安全工作區域寬等優(yōu)點(diǎn)。

靜電感應

靜電感應晶體管SIT(Static Induction Transistor)誕生于1970年，實(shí)際上是一種結型場(chǎng)效應晶體管。將用于信息處理的小功率SIT器件的橫向導電結構改為垂直導電結構，即可制成大功率的SIT器件。SIT是一種多子導電的器MOSFET相當，甚至超過(guò)電力MOSFET，而功率容量也比電力MOSFET大，因而適用于高頻大功率場(chǎng)合，目前已在雷達通信設備、超聲波功率放大、脈沖功率放大和高頻感應加熱等某些專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域獲得了較多的應用。

單電子晶體管

用一個(gè)或者少量電子就能記錄信號的晶體管。隨著(zhù)半導體刻蝕技術(shù)和工藝的發(fā)展，大規模集成電路的集成度越來(lái)越高。以動(dòng)態(tài)隨機存儲器(DRAM)為例，它的集成度差不多以每?jì)赡暝黾铀谋兜乃俣劝l(fā)展，預計單電子晶體管將是最終的目標。目前一般的存儲器每個(gè)存儲元包含了20萬(wàn)個(gè)電子，而單電子晶體管每個(gè)存儲元只包含了一個(gè)或少量電子，因此它將大大降低功耗，提高集成電路的集成度。1989年斯各特(J.H. F.Scott-Thomas)等人在實(shí)驗上發(fā)現了庫侖阻塞現象。

IGBT

絕緣柵雙極晶體管（Insulate-Gate Bipolar Transistor—IGBT）綜合了電力晶體管（Giant Transistor—GTR）和電力場(chǎng)效應晶體管（Power MOSFET）的優(yōu)點(diǎn)，具有良好的特性，應用領(lǐng)域很廣泛；IGBT也是三端器件：柵極，集電極和發(fā)射極。

晶體管的主要參數指標

放大系數

直流電流放大系數也稱(chēng)靜態(tài)電流放大系數或直流放大倍數，是指在靜態(tài)無(wú)變化信號輸入時(shí)，晶體管集電極電流IC與基極電流IB的比值，一般用hFE或β表示。

耗散功率

耗散功率也稱(chēng)集電極最大允許耗散功率PCM，是指晶體管參數變化不超過(guò)規定允許值時(shí)的最大集電極耗散功率。

特征頻率fT　晶體管的工作頻率超過(guò)截止頻率fβ或fα時(shí)，其電流放大系數β值將隨著(zhù)頻率的升高而下降。特征頻率是指β值降為1時(shí)晶體管的工作頻率。

最高頻率fM

最高振蕩頻率是指晶體管的功率增益降為1時(shí)所對應的頻率。

最大電流

集電極最大電流（ICM）是指晶體管集電極所允許通過(guò)的最大電流。當晶體管的集電極電流IC超過(guò)ICM時(shí)，晶體管的β值等參數將發(fā)生明顯變化，影響其正常工作，甚至還會(huì )損壞。

最大反向電壓

最大反向電壓是指晶體管在工作時(shí)所允許施加的最高工作電壓。它包括集電極—發(fā)射極反向擊穿電壓、集電極—基極反向擊穿電壓和發(fā)射極—基極反向擊穿電壓。

MOS管的主要特性

導通電阻的降低

INFINEON的內建橫向電場(chǎng)的MOSFET，耐壓600V和800V，與常規MOSFET器件相比，相同的管芯面積，導通電阻分別下 降到常規MOSFET的1/5， 1/10；相同的額定電流，導通電阻分別下降到1/2和約1/3。在額定結溫、額定電流條件下，導通電壓分別從12.6V，19.1V下降到 6.07V，7.5V；導通損耗下降到常規MOSFET的1/2和1/3。由于導通損耗的降低，發(fā)熱減少，器件相對較涼，故稱(chēng)COOLMOS。

封裝的減小和熱阻的降低

相同額定電流的COOLMOS的管芯較常規MOSFET減小到1/3和1/4，使封裝減小兩個(gè)管殼規格。由于COOLMOS管芯厚度僅為常規MOSFET的1/3，使TO-220封裝RTHJC從常規1℃/W降到0.6℃/W；額定功率從125W上升到208W，使管芯散熱能力提高。

開(kāi)關(guān)特性的改善

COOLMOS的柵極電荷與開(kāi)關(guān)參數均優(yōu)于常規MOSFET，很明顯，由于QG，特別是QGD的減少，使COOLMOS的開(kāi)關(guān)時(shí)間約為常 規MOSFET的1/2；開(kāi)關(guān)損耗降低約50%。關(guān)斷時(shí)間的下降也與COOLMOS內部低柵極電阻(＜1Ω＝有關(guān)。

抗雪崩擊穿能力與SCSOA

目前，新型的MOSFET無(wú)一例外地具有抗雪崩擊穿能力。COOLMOS同樣具有抗雪崩能力。在相同額定電流 下，COOLMOS的IAS與ID25℃相同。但由于管芯面積的減小，IAS小于常規MOSFET，而具有相同管芯面積時(shí)，IAS和EAS則均大于常規 MOSFET。

COOLMOS的最大特點(diǎn)之一就是它具有短路安全工作區（SCSOA），而常規MOS不具備這個(gè)特性。 

COOLMOS的SCSOA的獲得主要是由于轉移特性的變化和管芯熱阻降低。COOLMOS的轉移特性如圖所示。從圖可以看到，當VGS＞8V 時(shí)，COOLMOS的漏極電流不再增加，呈恒流狀態(tài)。特別是在結溫升高時(shí)，恒流值下降，在最高結溫時(shí)，約為ID25℃的2倍，即正常工作電流的3-3.5 倍。在短路狀態(tài)下，漏極電流不會(huì )因柵極的15V驅動(dòng)電壓而上升到不可容忍的十幾倍的ID25℃，使COOLMOS在短路時(shí)所耗散的功率限制在 350V×2ID25℃，盡可能地減少短路時(shí)管芯發(fā)熱。

管芯熱阻降低可使管芯產(chǎn)生的熱量迅速地散發(fā)到管殼，抑制了管芯溫度的上升速度。因 此，COOLMOS可在正常柵極電壓驅動(dòng)，在0.6VDSS電源電壓下承受10ΜS短路沖擊，時(shí)間間隔大于1S，1000次不損壞，使COOLMOS可像 IGBT一樣，在短路時(shí)得到有效的保護。

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