MOS管的发展历程

1MOS的起源

MOS管的全称是金属-氧化物-半导体场效应晶体管。MOS管的发明最早可以追溯到19世纪30年代，由德国人提出了Lilienfeld场效应晶体管的概念，之后贝尔实验室的肖特基发明者Shcokley等人也尝试过研究发明场效应管，但是都失败了。1949年Shcokley提出了注入少子的双极性晶体管的概念。到了1960年，有人提出用二氧化硅改善双极性晶体管的性能，就此MOS管来到了人世间。

然而在这里，我们也不得不提及另外一个大的人物，马丁阿塔拉（Martin M. “John” Atalla）他也被认为是MOS场效应晶体管的发明人之一， 阿塔拉博士是埃及人，之后赴美留学。1949年阿塔拉进入贝尔实验室研究半导体材料的表面特性。通过在硅片晶圆上培养出二氧化硅表层，他终于找到了帮助电流摆脱电子陷阱和散射的方法。后人称之为表面钝化的这项技术，因其低成本和易生产，而成为硅集成电路发展史上的里程碑。其后，阿塔拉博士建议在场效应晶体管（表面运用金属氧化物。并一起在1960年的某次学术会议上宣布了他们的成果。 之后离开贝尔实验室后，阿塔拉博士又曾先后为惠普和仙童半导体工作。

2 Super junction MOS

为了满足更高工作频率及更高功率等级的要求，IR公司研发出首款功率MOSFET，接下来的二十年，功率半导体器件进入一个蓬勃发展的时期，很多新型的功率器件，比如IGBT、GTO、IPM相继问世，并且在相关领域内得到越来越广泛的应用。早期的MOS管，抗静电能力弱，导通阻抗大，输入阻抗小，抗噪声能力差，耐压低，通过MOS工艺的改善，到了80年，MOS性能已经达到了大大改善，电压可以耐1000V，导通阻抗小于1Ω，但是人们追求进步的脚步一刻也没停止过，又提出了superjunction MOS，这种mos具有更低导通阻抗，更快的开关速度。常规的MOS有个问题是耐压和导通阻抗成正比，要想获得更高的耐压值，必会导致Rds上升，导致MOS损耗加大，superjunction MOS采用多次注入开槽工艺，很好地解决了这一问题。

3 SiC MOS

随着日益增长的行业需求，硅器件由于其本身物理特性的限制，已经开始不适用于一些高压、高温、高效率及高功率密度的应用场合。碳化硅（SiC）材料因其优越的物理特性，开始受到人们的关注和研究。二十世纪九十年代以来，碳化硅技术得到了迅速发展。 SiC材料与目前应该广泛的Si材料相比，较高的热导率决定了其高电流密度的特性，较高的禁带宽度又决定了SiC器件的高击穿场强和高工作温度等优秀的性能。

4 GaN MOS

人们发现Si材料本身的局限， Si材料的MOS的性能也不能做到极致，工程师们就会另辟蹊径，发现一种新的材料GaN，是氮和镓的化合物，具有耐高温，耐酸耐碱，宽禁带等优良特性，在上世纪90年代，应用在发光二极管上，本世纪初，应用在MOS管，如今已经大量使用中。

MOS管功率器件的进步，等于减少能源损耗，为人类地球长远发展有着极为重要的意义。