前几天在群里讨论一个MOS器件的封装时,发现还有些朋友对于MOS管的基本工作原理不是很清楚。也难怪,作为一名老工艺选手,在曾经很长的一段时间里(近十年),就是一个"干",至于干的产品是什么,从来不关心,因为确实也忙到没心情去关心。。。
研究这玩意有什么用呢?举一个简单的例子:之前有一个小伙在群里咨询他们的mos器件在关断之后会出现异常开启的情况,问我更换封装后会不会改善!当我们对其工作原理有一个大概的认知后,就可以根据其测试异常信息,大致判断是哪个I/O引发的问题,进而去分析异常原因并评估改善方案。另外我们大多数人虽是以封装工艺为主,但是会经常应对客户、供应商,懂得越多,你越能获得对方的尊重,对外沟通效率也会大大提高。我们先简单介绍下MOS管的剖面结构(以NPN MOS为例):

当给P型衬底和栅极(Gate)均接地时,P衬底与漏极、源极两个N区相当于构成了两个背靠背的PN结,我们都知道PN结是单向导电的,此时不管给源极、漏极加载什么样的电压,三极管均不会有电流流过。 当我们给栅极加上正压,P衬底加上负压时会发生什么呢?

当给栅极接一个正压信号,此时栅极金属板上会充满正电荷,在电场力的作用下,会将P衬底中的少子(电子)吸附在栅极绝缘层(图中灰色区域)的下表面,这些电子到达一定数量后会在栅极下方形成一条"电子沟道"。此时若给源极、漏极两端加上电压,在源、漏端电场力的作用下,电流会沿"电子沟道"从漏极流向源极,实现用栅极电压,来控制源极、漏极的通断。 栅极金属板与P衬底、栅极绝缘层,形成了一个等效电容,当给正压时,相当于电容充电,"导电沟道"产生,三极管导通;栅极接地时,相当于电容放电,"导电沟道"消失,三极管关断。由于栅极只是为了控制"导电沟道",因此仅在三极管打开、关断的瞬间存在很小的瞬时电流,因此通常用很细的键合线形成与外围封装引脚导通即可。而源极、漏极在三极管开启后通常会通过极大的电流,因此我们常见的三极管封装会在源极Bonding多根键合线以满足其通流能力(漏极通常在三极管的背面,通过导电银胶贴在引线框架Die pad上实现导通)。
