双栅极MOS四极管横截面图及其特性结构解析

双栅极MOS四极管

实际上，使用如图7.8所示的双栅极MOS四极管结构可以消除普通的MOS场效应晶体管所固有的栅-漏之间的相当可观的负反馈电容。如同偏置栅极器件一样，双栅极四极管的设计是用增大引进输入信号的栅电极和漏电极之间的实际间距的办法来减小CGD电容，从而取得稳定的高频运用。输入信号加在四极管栅极1上，而在栅极2上所加的固定直流电压可以控制沟道2形成的输入和输出之间的可变阻抗缓冲作用的大小。位于四极管中心的n⁺区仅用作两个沟道之间的导线。由于栅极2是交流接地，可以在漏和栅1之间提供一个有效的静电屏蔽，器件实际上是等效于输入与输出之间需要高度隔离的电子管级联放大器结构。当以这种方式工作时，双栅极MOS场效应晶体管显示出高增益，低噪声和稳定的高频特性，并有极佳的交又调制性能。除此之外，改变栅极2上的直流偏压就可进行自动增益控制。双栅极MOS四极管还可用于混频器、乘积检波器，调制器和解调器。

迪特里克（Ditrick）、米切尔（Mitchell）和道森（Dawson）²⁰于1965年制成了第一批投入实际应用的双栅极四极管。从那以后，经过用更短的沟道长度与减小结构的寄生电容这样的改进，制出了可在高达1千兆赫频率下稳定工作的器件^21，22。到目前为止几乎完全使用n沟道耗尽型硅器件，因为这类器件可以获得较高的电子迁移率，并在比较低的外加栅压下工作时容易达到高增益运用。当与偏置（单）栅极MOS场效应晶体管比较时，双栅极MOS四极管除了显示出极好的高频特性外，而且还很不容易产生由绝缘物表面的离子徙动而引起的不稳定，因为每个沟道区都完全为金属栅电极所复盖。

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