MOSFET是什么电子元件

MOSFET中文全称为金属氧化物场效应晶体管,是一种特别的半导体功率器件,他既可以单独作为一个独立的元器件在电路中发挥作用。同时,如果大量的MOSFET按照一定关系组合在一起,就可以形成所谓的“门电路”系统,具备逻辑计算能力,是电脑CPU、手机芯片等的重要组成部分。是迄今为止,最为成功、应用最为广泛、制造数量最大的的半导体晶体管,几乎所有的电子电器设备都离不开MOSFET。此时,不论您是通过手机还是电脑阅读本文,设备里至少存在了以十亿为计量单位数量的MOSFET。

MOSFET是主动型功率器件,即可以人为控制其开/关状态,实现电路的连通和关断。相比在电路中始终处于不可控的关断状态的传统二极晶体管,MOSFET的开/关可控并不是简单的功能提升,而是一个革命性的飞跃。

MOSFET原理最早被提出是在20世纪的30年代,1959年贝尔实验室埃及裔科学家马丁阿塔拉博士基于此原理,第一次通过在硅片晶圆上培养出二氧化硅表层发明了MOSFET。而且这个方法成本低、制造方法非常简单,也为日后的大规模集成电路出现打开了大门。MOSFET的出现宣告了数字电路技术对模拟电路技术的超越,在电路中实现了“0或1”的输出,这也就是MOSFET具备二进制逻辑运算功能的最基本原理,因此奠定了当今信息时代的基石。

衡量MOSFET性能的指标主要是三项,即开关频率、输出功率和功耗,业界始终在努力追求MOSFET的制程工艺更小、制造成本更低、开关频率更快、输出功率更大、驱动功耗更小。目前MOSFET的产品在硅片晶圆材料上的潜力几乎已经发展到了极限,各大厂商都在向第三代宽禁带材料SiC碳化硅、GaN氮化镓上迈进。同IGBT产品一样,目前全球MOSFET市场基本都美日欧大厂垄断,中国市场也不例外,特别是高端产品,几乎全是海外厂商的天下。行业龙头为英飞凌,安森美、东芝、意法半导体、瑞萨前五大厂商的全球份额占比就超过了60%,被闻泰科技(600745)全资收购的NEX安世半导体凭借在汽车MOSFET上的实力,跻身前十大。

国产MOSFET厂商虽然差距较大,但也在努力追赶中,实力较强的有士兰微(600460)、华润微(688396)、华微电子(600360)、新洁能(605111)、捷捷微电(300623)等。其中,华润微是在国内最具竞争实力的综合功率器件IDM厂商;华微电子的实力仅次于华润微;新洁能则是国内率先掌握超结技术,并量产SGT MOSFET及超结功率MOSFET的Fabless企业之一。MOSFET是工艺比较先进的功率器件,国内能提供代工的厂商只有华虹(01347HK)、华润上华、中芯系的企业。这些企业都是国产功率半导体“国产替代”的关键,可以重点关注。

MOSFET是什么电子元件