Costruzione MOSFET

Ho appena letto una nota applicativa ed ero confuso riguardo a questa frase: "Gli ingegneri spesso pensano a un MOSFET come a un singolo transistor di potenza, ma è una raccolta di migliaia di minuscole celle FET di potenza collegate in parallelo".

Com'è possibile ? In ogni classe ho imparato a conoscere la sezione trasversale di un MOSFET come una singola massa non come "una raccolta di migliaia di celle FET di potenza".

Quindi la domanda è: la nota applicativa si riferisce a un tipo speciale di MOS o tutta la mia vita è stata una bugia?

Se un MOSFET molto grande (cioè con un canale molto ampio) fosse implementato come un singolo dispositivo fisico, come quello che hai visto in classe, l'elettrodo di gate sarebbe molto lungo e sottile. Ciò causerebbe un significativo ritardo RC lungo il cancello e quindi il MOSFET si accenderebbe e si spegnerebbe molto lentamente. Inoltre, sarebbe difficile mettere un dispositivo del genere in un pacchetto perché sarebbe centinaia o migliaia di volte più largo di quanto fosse lungo.

Quindi, è elettricamente superiore e più facile da gestire il MOSFET se lo si scompone in molti piccoli MOSFET. I terminali di source, drain e gate di tutti questi piccoli dispositivi sono collegati in parallelo. Il risultato è lo stesso di se avessi costruito un dispositivo enorme.

Nella progettazione CMOS VLSI questi piccoli dispositivi sono spesso chiamati "dita" e in realtà sono disegnati come strutture parallele. Le dita alternate possono quindi condividere le loro regioni di origine / drenaggio. I MOSFET di potenza utilizzano altre tecniche per formare i singoli piccoli dispositivi.

Ecco un esempio dal design del convertitore da digitale ad analogico: Fonte: pubweb.eng.utah.edu

Lo strato giallo è in polisilicio e le lunghe strisce verticali sono cancelli MOSFET. Lo strato rosso è in metallo, mentre i quadrati bianchi sono contatti dal metallo fino alle porte poligonali o alle regioni di source / drain. In alto a destra vedi un grande transistor PMOS con cinque dita parallele. Tra le dita del cancello si trovano le regioni di source e drain, assomigliano a tre sorgenti parallele e tre drain paralleli. La condivisione delle regioni di source / drain in questo modo riduce anche la capacità di tali strutture sul substrato (pozzo N) sottostante. La pagina collegata contiene diversi esempi di come questo viene utilizzato nella progettazione di CMOS analogici. La mia esperienza è stata principalmente nei dispositivi digitali, ma abbiamo usato la stessa idea quando avevamo bisogno di un buffer high drive per un clock globale o un pin I / O.

Immagino che questa frase sia un riferimento alla struttura dei MOSFET di potenza, come la struttura HEXFET di International Rectifier.

Vedere ad esempio http://www.rfwireless-world.com/Terminology/HEXFET-vs-MOSFET.html per ulteriori informazioni sulla struttura HEXFET.

EDIT: HEXFET è solo un progetto specifico di un produttore specifico. Altri produttori hanno sicuramente design equivalenti per i loro MOSFET di potenza.