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【漲知識】MOS管的發展歷程-KIA MOS管

信息來源:本站 日期:2022-01-20 

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【漲知識】MOS管的發展歷程-KIA MOS管


MOS的起源

MOS管的全稱是金屬-氧化物-半導體場效應晶體管。MOS管的發明最早可以追溯到19世紀30年代,由德國人提出了Lilienfeld場效應晶體管的概念,之后貝爾實驗室的肖特基發明者Shcokley等人也嘗試過研究發明場效應管,但是都失敗了。


1949年Shcokley提出了注入少子的雙極性晶體管的概念。到了1960年,有人提出用二氧化硅改善雙極性晶體管的性能,就此MOS管來到了人世間。


MOS管 發展


在這里,我們也要提及另外一個大人物,馬丁阿塔拉(Martin M. "John" Atalla)他也被認為是MOS場效應晶體管的發明人之一, 阿塔拉博士是埃及人,之后赴美留學。1949年阿塔拉進入貝爾實驗室研究半導體材料的表面特性。


通過在硅片晶圓上培養出二氧化硅表層,他終于找到了幫助電流擺脫電子陷阱和散射的方法。后人稱之為表面鈍化的這項技術,因其低成本和易生產,而成為硅集成電路發展史上的里程碑。


其后,阿塔拉博士建議在場效應晶體管(表面運用金屬氧化物。并一起在1960年的某次學術會議上宣布了他們的成果。 之后離開貝爾實驗室后,阿塔拉博士又曾先后為惠普和仙童半導體工作。


Super junction MOS

為了滿足更高工作頻率及更高功率等級的要求,IR公司研發出首款功率MOSFET,接下來的二十年,功率半導體器件進入一個蓬勃發展的時期,很多新型的功率器件,比如IGBT、GTO、IPM相繼問世,并且在相關領域內得到越來越廣泛的應用。


早期的MOS管,抗靜電能力弱,導通阻抗大,輸入阻抗小,抗噪聲能力差,耐壓低,通過MOS工藝的改善,到了80年,MOS性能已經達到了大大改善,電壓可以耐1000V,導通阻抗小于1Ω,但是人們追求進步的腳步一刻也沒停止過,又提出了superjunction MOS,這種mos具有更低導通阻抗,更快的開關速度。


常規的MOS有個問題是耐壓和導通阻抗成正比,要想獲得更高的耐壓值,必會導致Rds上升,導致MOS損耗加大,superjunction MOS采用多次注入開槽工藝,很好地解決了這一問題。


MOS管 發展


SiC MOS

隨著日益增長的行業需求,硅器件由于其本身物理特性的限制,已經開始不適用于一些高壓、高溫、高效率及高功率密度的應用場合。碳化硅(SiC)材料因其優越的物理特性,開始受到人們的關注和研究。


二十世紀九十年代以來,碳化硅技術得到了迅速發展。 SiC材料與目前應該廣泛的Si材料相比,較高的熱導率決定了其高電流密度的特性,較高的禁帶寬度又決定了SiC器件的高擊穿場強和高工作溫度等優秀的性能。


MOS管 發展


GaN MOS

人們發現Si材料本身的局限, Si材料的MOS的性能也不能做到極致,工程師們就會另辟蹊徑,發現一種新的材料GaN,是氮和鎵的化合物,具有耐高溫,耐酸耐堿,寬禁帶等優良特性,在上世紀90年代,應用在發光二極管上,本世紀初,應用在MOS管,如今已經大量使用中。


MOS管 發展


MOS管功率器件的進步,等于減少能源損耗,為人類地球長遠發展有著極為重要的意義。



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