发布日期：2025-01-04 20:47    点击次数：174

2N7002 0.3A, 60V N-CHANNEL POWER MOSFET DESCRIPTION :  The UTC 2N7002 uses advanced technology to provide excellent RDS(ON), low gate charge and operation with low gate voltages. This device is suitable for use as a load switch or in PWM applications. FEATURES :  * High Density Cell Design for Low RDS(ON). * Voltage Controlled Small Signal Switch * Rugged and Reliable * High Saturation Current Capability 2N7002 功率MOSFET 0.3A，60V N溝道功率MOSFET 說明： UTC 2N7002使用先進的技術提供優異的RDS（ON），低栅极電荷和低栅极操作電壓。 該器件適合用作負載開關或PWM應用程序。 特徵 ： *用於低RDS（ON）的高密度單元設計。 *電壓控制小信號開關 *堅固耐用 *高飽和電流能力 製造商 : 友順科技   金屬氧化物半導體場效電晶體 金屬氧化物半導體場效電晶體（簡稱：金氧半場效電晶體；英語：Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，縮寫：MOSFET）， 是一種可以廣泛使用在類比電路與數位電路的場效電晶體。 金屬氧化物半導體場效電晶體依照其通道極性的不同，可分為電子占多數的N通道型與電洞占多數的P通道型， 通常被稱為N型金氧半場效電晶體（NMOSFET）與P型金氧半場效電晶體（PMOSFET）。 以金氧半場效電晶體（MOSFET）的命名來看，事實上會讓人得到錯誤的印象。 因為MOSFET跟英文單字「metal（金屬）」的第一個字母M，在當下大部分同類的元件裡是不存在的。 早期金氧半場效電晶體閘極使用金屬作為材料，但由於多晶矽在製造工藝中更耐高溫等特點， 許多金氧半場效電晶體閘極採用後者而非前者金屬。 然而，隨著半導體特徵尺寸的不斷縮小，金屬作為閘極材料最近又再次得到了研究人員的關注。 金氧半場效電晶體在概念上屬於絕緣閘極場效電晶體（Insulated-Gate Field Effect Transistor, IGFET）。 而絕緣閘極場效電晶體的閘極絕緣層，有可能是其他物質，而非金氧半場效電晶體使用的氧化層。 有些人在提到擁有多晶矽閘極的場效電晶體元件時比較喜歡用IGFET，但是這些IGFET多半指的是金氧半場效電晶體。 金氧半場效電晶體裡的氧化層位於其通道上方，依照其操作電壓的不同， 這層氧化物的厚度僅有數十至數百埃（A）不等，通常材料是二氧化矽（SiO2）， 不過有些新的進階製程已經可以使用如氮氧化矽（silicon oxynitride, SiON）做為氧化層之用。 今日半導體元件的材料通常以矽為首選，但是也有些半導體公司發展出使用其他半導體材料的製程， 當中最著名的例如國際商業機器股份有限公司使用矽與鍺的混合物所發展的矽鍺製程（SiGe process）。 而可惜的是很多擁有良好電性的半導體材料，如砷化鎵（GaAs），因為無法在表面長出品質夠好的氧化層， 所以無法用來製造金氧半場效電晶體元件。 當一個夠大的電位差施於金氧半場效電晶體的閘極與源極之間時， 電場會在氧化層下方的半導體表面形成感應電荷，而這時就會形成反轉通道（inversion channel）。 通道的極性與其汲極（drain）與源極相同，假設汲極和源極是n型，那麼通道也會是n型。 通道形成後，金氧半場效電晶體即可讓電流通過，而依據施於閘極的電壓值不同， 可由金氧半場效電晶體的通道流過的電流大小亦會受其控制而改變。 金氧半場效電晶體在電子電路上應用的優勢 金氧半場效電晶體在1960年由貝爾實驗室的D. Kahng和Martin Atalla首次實作成功， 這種元件的操作原理和1947年蕭克利等人發明的雙載子接面電晶體截然不同， 且因為製造成本低廉與使用面積較小、高整合度的優勢，在大型積體電路或是超大型積體電路的領域裡，重要性遠超過BJT。 近年來由於金氧半場效電晶體元件的效能逐漸提升，除了傳統上應用於諸如微處理器、微控制器等數位訊號處理的場合上， 也有越來越多類比訊號處理的積體電路可以用金氧半場效電晶體來實現，以下分別介紹這些應用。 數位電路 數位科技的進步，如微處理器運算效能不斷提升，帶給深入研發新一代金氧半場效電晶體更多的動力， 這也使得金氧半場效電晶體本身的操作速度越來越快，幾乎成為各種半導體主動元件中最快的一種。 金氧半場效電晶體在數位訊號處理上最主要的成功來自互補式金屬氧化物半導體邏輯電路的發明， 這種結構最大的好處是理論上不會有靜態的功率損耗，只有在邏輯閘的切換動作時才有電流通過。 互補式金屬氧化物半導體邏輯閘最基本的成員是互補式金屬氧化物半導體反相器， 而所有互補式金屬氧化物半導體邏輯閘的基本操作都如同反相器一樣，同一時間內必定只有一種電晶體（NMOS或是PMOS）處在導通的狀態下， 另一種必定是截止狀態，這使得從電源端到接地端不會有直接導通的路徑，大量節省了電流或功率的消耗，也降低了積體電路的發熱量。 金氧半場效電晶體在數位電路上應用的另外一大優勢是對直流訊號而言，金氧半場效電晶體的閘極端阻抗為無限大（等效於開路）， 也就是理論上不會有電流從金氧半場效電晶體的閘極端流向電路裡的接地點，而是完全由電壓控制閘極的形式。 這讓金氧半場效電晶體和他們最主要的競爭對手BJT相較之下更為省電，而且也更易於驅動。 在CMOS邏輯電路裡，除了負責驅動晶片外負載（off-chip load）的驅動器外，每一級的邏輯閘都只要面對同樣是金氧半場效電晶體的閘極， 如此一來較不需考慮邏輯閘本身的驅動力。 相較之下，BJT的邏輯電路（例如最常見的TTL）就沒有這些優勢。 金氧半場效電晶體的閘極輸入電阻無限大對於電路設計工程師而言亦有其他優點， 例如較不需考慮邏輯閘輸出端的負載效應（loading effect）。   類比電路 有一段時間，金氧半場效電晶體並非類比電路設計工程師的首選，因為類比電路設計重視的效能參數， 如電晶體的跨導或是電流的驅動力上，金氧半場效電晶體不如BJT來得適合類比電路的需求。 但是隨著金氧半場效電晶體技術的不斷演進，今日的CMOS技術也已經可以符合很多類比電路的規格需求。 再加上金氧半場效電晶體因為結構的關係，沒有BJT的一些致命缺點，如熱破壞（thermal runaway）。 另外，金氧半場效電晶體在線性區的壓控電阻特性亦可在積體電路裡用來取代傳統的多晶矽電阻（poly resistor）， 或是MOS電容本身可以用來取代常用的多晶矽—絕緣體—多晶矽電容（PIP capacitor）， 甚至在適當的電路控制下可以表現出電感（inductor）的特性，這些好處都是BJT很難提供的。 也就是說，金氧半場效電晶體除了扮演原本電晶體的角色外，也可以用來作為類比電路中大量使用的被動元件（passive device）。 這樣的優點讓採用金氧半場效電晶體實現類比電路不但可以滿足規格上的需求，還可以有效縮小晶片的面積，降低生產成本。 隨著半導體製造技術的進步，對於整合更多功能至單一晶片的需求也跟著大幅提升， 此時用金氧半場效電晶體設計類比電路的另外一個優點也隨之浮現。 為了減少在印刷電路板上使用的積體電路數量、減少封裝成本與縮小系統的體積， 很多原本獨立的類比晶片與數位晶片被整合至同一個晶片內。 金氧半場效電晶體原本在數位積體電路上就有很大的競爭優勢，在類比積體電路上也大量採用金氧半場效電晶體之後， 把這兩種不同功能的電路整合起來的困難度也顯著的下降。 另外像是某些混合訊號電路（Mixed-signal circuits），如類比數位轉換器， 也得以利用金氧半場效電晶體技術設計出效能更好的產品。 近年來還有一種整合金氧半場效電晶體與BJT各自優點的製程技術：BiCMOS也越來越受歡迎。 BJT元件在驅動大電流的能力上仍然比一般的CMOS優異，在可靠度方面也有一些優勢，例如不容易被靜電放電破壞。 所以很多同時需要複雜訊號處理以及強大電流驅動能力的積體電路產品會使用BiCMOS技術來製作。