mos工藝流程的主要步驟 mos制作工藝的基本流程？很多人不了解，今天各百科為大家?guī)硐嚓P(guān)內(nèi)容，以下由小編為大家?guī)斫榻B。

一、MOS管驅(qū)動電路綜述

用MOS晶體管設(shè)計開關(guān)電源或電機(jī)驅(qū)動電路時，大多數(shù)人會考慮MOS的導(dǎo)通電阻、最大電壓、最大電流等。而很多人只考慮這些因素。這樣的電路可能行得通，但并不優(yōu)秀，也不允許作為正式的產(chǎn)品設(shè)計。

1.MOS管的類型和結(jié)構(gòu)

MOSFET是FET的一種(另一種是JFET)，可以* *增強(qiáng)，也可以* *耗盡。P溝道或N溝道有四種，但實(shí)際使用的只有增強(qiáng)型N溝道MOS和增強(qiáng)型P溝道MOS，所以通常會提到NMOS，或者PMOS就是指這兩種。至于為什么不用耗盡型MOS晶體管，不建議追根究底。對于這兩個增強(qiáng)型MOS晶體管，通常使用NMOS。原因是導(dǎo)通電阻小。因此，NMOS通常用于開關(guān)電源和電機(jī)驅(qū)動應(yīng)用。在下面的介紹中，NMOS是最常用的。

MOS管的三個管腳之間存在寄生電容，這不是我們所需要的，而是由于制造工藝的限制。寄生電容的存在使得驅(qū)動電路的設(shè)計或選擇很麻煩，但又沒有辦法避免，后面會詳細(xì)介紹。

從MOS管的原理圖可以看出，漏極和源極之間有一個寄生二極管。這種二極管稱為體二極管，在驅(qū)動感性負(fù)載(如電機(jī))時非常重要。順便說一下，體二極管只存在于單個MOS管中，而在集成電路芯片中通常是沒有的。

2.MOS管的導(dǎo)電特性

打開意味著充當(dāng)開關(guān)，相當(dāng)于閉合開關(guān)。NMOS特性，Vgs大于一定值就會導(dǎo)通，適用于源極接地(低端驅(qū)動)的情況，只要柵極電壓達(dá)到4V或10V即可。

PMOS，Vgs小于某個值就會導(dǎo)通，適合源極接VCC(高端驅(qū)動)的情況。然而，雖然PMOS可以方便地用作高端驅(qū)動器，但NMOS通常用于高端驅(qū)動器，因?yàn)樗膶?dǎo)通電阻大，價格高，替代類型少。

3.MOS開關(guān)管的損耗

無論是NMOS還是PMOS，導(dǎo)通后都有一個導(dǎo)通電阻，這樣電流就會在這個電阻上消耗能量，這部分消耗的能量叫做導(dǎo)通損耗。選擇導(dǎo)通電阻小的MOS管可以降低導(dǎo)通損耗。目前小功率MOS管的導(dǎo)通電阻一般在幾十毫歐左右，有的也有。

MOS開啟和關(guān)閉的時候，一定不是瞬間完成的。MOS兩端的電壓下降，電流上升。在此期間，MOS管的損耗是電壓和電流的乘積，稱為開關(guān)損耗。通常開關(guān)損耗遠(yuǎn)大于導(dǎo)通損耗，開關(guān)頻率越快損耗越大。

瞬時電壓和電流的乘積很大，損耗很大?？s短開關(guān)時間可以減少每次導(dǎo)通時的損耗；通過降低開關(guān)頻率，可以減少單位時間的開關(guān)次數(shù)。這兩種方法都可以降低開關(guān)損耗。

4.MOS管驅(qū)動

與雙極型晶體管相比，一般認(rèn)為導(dǎo)通MOS晶體管不需要電流，只要GS電壓高于一定值即可。這很容易做到，但我們?nèi)匀恍枰俣取?/p>

在MOS管的結(jié)構(gòu)中，可以看到GS和GD之間存在寄生電容，MOS管的驅(qū)動實(shí)際上就是電容的充放電。給電容充電需要一個電流，因?yàn)樵诮o電容充電的瞬間可以把電容看成是短路，所以瞬時電流會比較大。在選擇/設(shè)計MOS晶體管驅(qū)動器時，首先要注意的是瞬時短路電流的大小。

第二點(diǎn)需要注意的是，當(dāng)柵極電壓大于源極電壓時，通常用于高端驅(qū)動的NMOS需要開啟。當(dāng)高端驅(qū)動的MOS晶體管導(dǎo)通時，源極電壓與漏極電壓(VCC)相同，因此柵極電壓比VCC高4V或10V。如果在同一個系統(tǒng)中，要獲得大于VCC的電壓，就需要一個特殊的升壓電路。許多電機(jī)驅(qū)動器都集成了電荷泵。應(yīng)注意，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)耐獠侩娙荩垣@得足夠的短路電流來驅(qū)動MOS晶體管。

上面提到的4V或10V是常用MOS管的導(dǎo)通電壓，設(shè)計時需要有一定的余量。而且電壓越高，導(dǎo)通速度越快，導(dǎo)通電阻越小。目前也有導(dǎo)通電壓更低的MOS管用于不同領(lǐng)域，但在12V汽車電子系統(tǒng)中，一般4V導(dǎo)通就夠了。

有關(guān)MOS晶體管的驅(qū)動電路及其損耗，請參見微芯片公司的an 799《MOSFET驅(qū)動器與MOSFET的匹配》。很詳細(xì)了，不打算多寫了。

5.MOS管應(yīng)用電路

MOS管最明顯的特點(diǎn)是良好的開關(guān)特性，因此廣泛應(yīng)用于開關(guān)電源、電機(jī)驅(qū)動以及照明調(diào)光等需要電子開關(guān)的電路中。

二、現(xiàn)在的MOS驅(qū)動，有幾個特別的應(yīng)用

1.低壓應(yīng)用

當(dāng)使用5V電源時，如果此時使用傳統(tǒng)的圖騰柱結(jié)構(gòu)，由于三極管的be有0.7V左右的壓降，此時實(shí)際施加到柵極的最終電壓只有4.3V，當(dāng)我們選擇標(biāo)稱柵極電壓為4.5V的MOS管時，存在一定的風(fēng)險

當(dāng)使用3V或其他低壓電源時，也會出現(xiàn)同樣的問題。

2.寬電壓應(yīng)用

輸入電壓不是一個固定值，它會隨著時間或其他因素而變化。這種變化導(dǎo)致PWM電路提供給MOS管的驅(qū)動電壓不穩(wěn)定。

為了使MOS晶體管在高柵極電壓下安全，許多MOS晶體管都內(nèi)置了電壓調(diào)節(jié)器，以強(qiáng)制限制柵極電壓的幅度。在這種情況下，當(dāng)提供的驅(qū)動電壓超過電壓調(diào)節(jié)器的電壓時，將導(dǎo)致大的靜態(tài)功耗。

同時，如果簡單地用電阻分壓原理降低柵極電壓，MOS晶體管在輸入電壓比較高的情況下也能很好地工作。

3、雙電壓應(yīng)用

在一些控制電路中，邏輯部分使用典型的5V或者3.3V數(shù)字電壓，而功率部分使用12V甚至更高的電壓。兩個電壓采用共地方式連接。

這就提出一個要求，需要使用一個電路，讓低壓側(cè)能夠有效的控制高壓側(cè)的MOS管，同時高壓側(cè)的MOS管也同樣會面對1和2中提到的問題。

在這三種情況下，圖騰柱結(jié)構(gòu)無法滿足輸出要求，而很多現(xiàn)成的MOS驅(qū)動IC，

似乎也沒有包含gate電壓限制的結(jié)構(gòu)。

三、相對通用的電路

電路圖如下：

圖1 用于NMOS的驅(qū)動電路

圖2 用于PMOS的驅(qū)動電路

這里只針對NMOS驅(qū)動電路做一個簡單分析：

Vl和Vh分別是低端和高端的電源，兩個電壓可以是相同的，但是Vl不應(yīng)該超過Vh。

Q1和Q2組成了一個反置的圖騰柱，用來實(shí)現(xiàn)隔離，同時確保兩只驅(qū)動管Q3和Q4不會同時導(dǎo)通。

R2和R3提供了PWM電壓基準(zhǔn)，通過改變這個基準(zhǔn)，可以讓電路工作在PWM信號波形比較陡直的位置。

Q3和Q4用來提供驅(qū)動電流，由于導(dǎo)通的時候，Q3和Q4相對Vh和GND最低都只有一個Vce的壓降，這個壓降通常只有0.3V左右，大大低于0.7V的Vce。

R5和R6是反饋電阻，用于對gate電壓進(jìn)行采樣，采樣后的電壓通過Q5對Q1和Q2的基極產(chǎn)生一個強(qiáng)烈的負(fù)反饋，從而把gate電壓限制在一個有限的數(shù)值。這個數(shù)值可以通過R5和R6來調(diào)節(jié)。

最后，R1提供了對Q3和Q4的基極電流限制，R4提供了對MOS管的gate電流限制，也就是Q3和Q4的Ice的限制。必要的時候可以在R4上面并聯(lián)加速電容。

這個電路提供了如下的特性：

1，用低端電壓和PWM驅(qū)動高端MOS管。

2，用小幅度的PWM信號驅(qū)動高gate電壓需求的MOS管。

3，gate電壓的峰值限制

4，輸入和輸出的電流限制

5，通過使用合適的電阻，可以達(dá)到很低的功耗。

6，PWM信號反相。NMOS并不需要這個特性，可以通過前置一個反相器來解決。

在設(shè)計便攜式設(shè)備和無線產(chǎn)品時，提高產(chǎn)品性能、延長電池工作時間是設(shè)計人員需要面對的兩個問題。DC-DC轉(zhuǎn)換器具有效率高、輸出電流大、靜態(tài)電流小等優(yōu)點(diǎn)，非常適用于為便攜式設(shè)備供電。目前DC-DC轉(zhuǎn)換器設(shè)計技術(shù)發(fā)展主要趨勢有：

（1）高頻化技術(shù)：隨著開關(guān)頻率的提高，開關(guān)變換器的體積也隨之減小，功率密度也得到大幅提升，動態(tài)響應(yīng)得到改善。小功率DC-DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率將上升到兆赫級。

（2）低輸出電壓技術(shù)：隨著半導(dǎo)體**技術(shù)的不斷發(fā)展，微處理器和便攜式電子設(shè)備的工作電壓越來越低，這就要求未來的DC-DC變換器能夠提供低輸出電壓以適應(yīng)微處理器和便攜式電子設(shè)備的要求。

這些技術(shù)的發(fā)展對電源芯片電路的設(shè)計提出了更高的要求。首先，隨著開關(guān)頻率的不斷提高，對于開關(guān)元件的性能提出了很高的要求，同時必須具有相應(yīng)的開關(guān)元件 驅(qū)動電路以保證開關(guān)元件在高達(dá)兆赫級的開關(guān)頻率下正常工作。其次，對于電池供電的便攜式電子設(shè)備來說，電路的工作電壓低（以鋰電池為例，工作電壓 2.5～3.6V），因此，電源芯片的工作電壓較低。

MOS管具有很低的導(dǎo)通電阻，消耗能量較低，在目前流行的高效DC－DC芯片中多采用MOS管作為功率開關(guān)。但是由于MOS管的寄生電容大，一般情況下NMOS開關(guān)管的柵極電容高達(dá)幾十皮法。這對于設(shè)計高工作頻率DC－DC轉(zhuǎn)換器開關(guān)管驅(qū)動電路的設(shè)計提出了更高的要求。

在低電壓ULSI設(shè)計中有多種CMOS、BiCMOS采用自舉升壓結(jié)構(gòu)的邏輯電路和作為大容性負(fù)載的驅(qū)動電路。這些電路能夠在低于1V電壓供電條件下正常 工作，并且能夠在負(fù)載電容1～2pF的條件下工作頻率能夠達(dá)到幾十兆甚至上百兆赫茲。本文正是采用了自舉升壓電路，設(shè)計了一種具有大負(fù)載電容驅(qū)動能力的， 適合于低電壓、高開關(guān)頻率升壓型DC－DC轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動電路。電路基于Samsung AHP615 BiCMOS工藝設(shè)計并經(jīng)過Hspice仿真驗(yàn)證，在供電電壓1.5V ，負(fù)載電容為60pF時，工作頻率能夠達(dá)到5MHz以上。