浅析MOSFET应用的广泛性结构及电学特性基础

在结构和电学特性两个方面，MOS绝缘栅场效应晶体管是十分不同于通常的双极-结晶体管。它的独特性能在某些应用中是特别有用的，而在其他应用场合将受到明显的酿制。

MOSFET最有用的特性之一是低频时，其输入阻抗非常高。从这个意义上来讲，通常认为MOS晶体管是真空三极管的“半导体对应物”。实际上，栅极上没有直流耦合，典型的阻抗可以高至10¹⁵欧姆的数量极。因而多级放大器串接时可以直接耦合。在数字应用方面，输人阻抗很高使逻辑标准元件得到大的“扇入”和“扇出”数成为可能。

增强型MOS晶体管可以当作一种开关器件。MOSFET应用的广泛性。外加栅压为零时，漏-源电导很低，实际上元件处于关态，当加上一定的栅压时，电导迅速增大，元件就导通。“开通-关闭电导率之比”已经达到10⁹：1，这么高的比值说明用MOS晶体管作斩波器是切实可行的。实际上，市场上已有此类产品。

MOS晶体管可以偏置到放大的工作范围而起着线性放大器的作用，目前，大多MOSFET放大器的增益-带宽乘积大约可达5兆周。MOS四极管放大器频率-达到800兆周时，其增益也没有可观的下降。不过，根据一般经验，高频双极-结晶体管的速度要比相当的MOS元件快得多。因而MOSFET目前不适于工作在很高的须率（如射频），而在数字应用方面，其速度也要比高频双极开关晶体管慢一些。这是MOSFT的主要缺点。

MOS晶体管高频性能劣化的主要原因是结构中存在可观的漏-栅电容，通常，栅和漏极发生交迭，而它们之仅以二氧化硅绝缘薄层隔开。这就产生了大的漏-栅电容。在耗尽型元件中，要是栅极偏离漏区（参看$5.4节），这个电容可以减小，但是晶体管的跨导也随之减小，因为这时只有部分沟道可以用来调制电导率。MOS晶体管的输出取自漏极，而输入系加在栅极上。因此，漏-栅电容实际上就是把输出送到输入端的“反馈电容”。由于放大器的倒相作用而使输出与输入相位偏离180°，因而此反馈为“负反馈”，它将导致放大器增益的降低。随着频率的增高，这种电容性的反馈效应也随之增大，从而使放大器的增益进而下降。可以期望随着MOS工艺的进展，照相制版的分辨率也会提高，因而电极复盖可以小一些。MOSFET应用的广泛性。极间电容的减少会使MOSFET的频率响应得到相应的提高。其他类型的结构诸如MOS四极管也开始涌现，井且得到成功。

如果高速不是主要的，MOS晶体管的数字应用便要大显身手。小型的，复杂的MOS数字障列是可能实现的。这时障列的功耗非常小。总之，MOS集成数字系统在航空电子学系统，人造地球卫星，中速计算机和台式计数器等方面正露出锋芒，大显身手。

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