Имеют ли полевые транзисторы максимальное напряжение затвор-сток?

Во-первых, оксидный слой, отделяющий сток/исток от затвора в областях ¹ перекрытия исток/сток-затвор , не толще оксидного слоя на подложке (т.е. там, где формируется канал). Это потребует, по крайней мере, дополнительного шага в производственном процессе. Вместо этого в интегрированных IC MOSFET затем выращивается дополнительная толстая оксидная «прокладка» (в качестве бокового разделителя), но напряжение пробоя по-прежнему определяется «тонким» оксидным слоем в таких областях перекрытия (и каналов).

МОП-транзисторы в ИС

В планарном МОП-транзисторе, который обычно встречается в цифровых и аналоговых ИС, МОП-транзистор является симметричным. Поэтому$V_{GS,max} = V_{GD,max}$и$V_{GS,min} = V_{GD,min}$(эта последняя формула предназначена для отрицательных напряжений затвор-исток или затвор-сток ² ).

Дискретные/мощные МОП-транзисторы

Дискретные/мощные МОП-транзисторы отличаются друг от друга, и проводимость происходит вертикально. Вариантов много (V-MOS, U-MOS и т.д.), но принцип один, поэтому разберем один из них:

Не обманывайтесь симметричным дизайном! Это не обычный МОП-транзистор! Источник и слева и справа! Слив внизу!

Тонкий оксидный слой по-прежнему определяет низкие напряжения пробоя между затвором и истоком.

Почему$|V_{GD,max}|$намного больше, чем$|V_{GS,max}|$затем?

Ради простоты рассмотрим только nMOSFET.

Сток (почти ³ ) всегда положительно поляризован с истоком/подложкой. Следовательно, в месте соединения стока с телом будет область истощения. Так как тело p ⁺ , а верхняя часть стока n ^- , такая область обеднения будет простираться в основном в n ^- слое. Это создаст большое падение напряжения (которое, конечно, зависит от$V_{DS}$) между сливным контактом и границей между затвором и сливным контактом. Поэтому напряжение между затвором и самой верхней частью n ^- слоя не превышает напряжения пробоя SiO _{2 .}

Это (а не разная толщина оксида) определяет разную$V_{GD}$и$V_{GS}$максимальные рейтинги.

Слабым местом теперь становится корпус для отвода напряжения пробоя перехода. Подбирая легирование и толщину слоев (а также «форму» областей, чтобы избежать точечных эффектов),$V_{DS,max}$можно определить.

тл;др

Планарные МОП-транзисторы (ИС) имеют максимальную$|V_{GD}|$. В дискретных МОП-транзисторах такое значение больше максимального$|V_{DS}|$, следовательно, никаких спецификаций не дается, так как достижение такого предела будет означать, что вы уже достигли катастрофического сбоя утечки в тело.

Примечания:

1. Должно быть перекрытие между истоком и затвором (и стоком и затвором), чтобы обеспечить эффективную инжекцию заряда. В противном случае было бы очень высокое последовательное сопротивление (и МОП-транзистор не работал).
2. Положительное и отрицательное напряжение пробоя не всегда обязательно имеют одно и то же значение. Это происходит из-за разной высоты барьера (т.е. разной эффективности инжекции заряда) и разного совмещения полос между двумя электродами с диоксидом кремния.
3. Вы можете иметь сток при меньшем напряжении по отношению к истоку в мощном nMOSFET. Однако такая разница будет не более «0,7 В», потому что тогда диод корпуса начинает проводить.