MOSFET是半导体器件中的重要一种,具有体积小、速度快、功耗低等优点,常用于数字和模拟电路中,其中n-MOSFET因为使用广泛,在其中扮演着重要的角色。由于各种原因,n-MOSFET存在漏流现象,这会导致电路工作不稳定,甚至影响到整个系统的正常工作。因此,理解n-MOSFET容易发生漏流的原因,对于工程师来说是十分必要的。
当n-MOSFET的栅极与源极间的电压较高时,n-MOSFET被处于放大状态,可以看作电阻。在线性区,源极与漏极间的电压较小,将会产生漏流。漏流量取决于电阻值及源/漏极间电压。当电压升高,漏流量将增加。
此外,n-MOSFET霍尔效应也会引起漏流现象。在某些应用中,活塞导体和地面之间的霍尔电势将在电极间建立磁场,从而导致磁通在漏极处发生变化,从而产生了电磁直流焦耳热,造成漏流现象。
n-MOSFET中,源极与漏极上分别有n+和p+掺杂区。在这两个区之间,电子浓度具有很大的梯度。由于欧姆势与电子浓度成正比,因此,两个区之间会存在较大的欧姆势差异。在MOSFET处于放大状态时,漏电流将通过p区的能带边界,这会产生高能电子,产生电子-空穴对,从而导致薄层反向扩散电容增大,漏电流相应也会增加。选择适当的加工工艺和结构设计,可以在一定程度上缓解问题,但无法完全解决漏流问题。
此外,n-MOSFET的漏流还可能受到工艺、材料、器件质量、温度等其他因素的影响。例如,氧化物可以在MOSFET中形成缺陷,导致漏流现象。某些材料的缺陷,例如铁或钴的杂质,也可能增加漏流。
此外,高温下,MOSFET中的N区可以与P区重新组合成N'和P'。N区和P'区之间仍然具有欧姆势差异,从而导致更高的漏电流。
综上所述,n-MOSFET之所以容易漏流,原因是多方面的。通常,在设计和选择MOSFET时,需要考虑多种因素,以确保选择的器件在电路中的正确工作。此外,对漏流现象的深入理解也有助于设计更好的半导体器件,以应对对高速、高功率和高集成度的需求。