场效应管和多閘極電晶體

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场效应管和多閘極電晶體之间的区别

场效应管 vs. 多閘極電晶體

-- 场效应管（field-effect transistor，缩写：FET）是一种通过电场效应控制电流的电子元件。 它依靠电场去控制导电沟道形状，因此能控制半导体材料中某种类型载流子的沟道的导电性。场效应晶体管有时被称为「单极性晶体管」，以它的单载流子型作用对比双极性晶体管。由于半导体材料的限制，以及曾经双极性晶体管比场效应晶体管容易制造，场效应晶体管比双极性晶体管要晚造出，但场效应晶体管的概念却比双极性晶体管早。. 多閘極電晶體（Mulitgate Device）是指集合了多個閘極於一體的金屬氧化物半導體場效電晶體（MOSFET）。它可以用一個電極來同時控制多个閘極，亦可用多個電極單獨控制各閘極。後者有時又被叫做Multiple Independent Gate Field Effect Transistor（MIGFET）。多閘極電晶體被提出為的是克服半導體工業裡摩爾定律（Moore's law）發展至今體積的縮小已經到達物理極限的難題。 相當多的公司和機構已經在積極發展多閘極電晶體，其中包含了超微半導體、日立、IBM、英飞凌、英特尔、台积电、飞思卡尔、加州大学伯克利分校等等，而ITRS預估多閘極電晶體將是32奈米以下重要的奠基石。實現上主要的障礙來自於製造技術，不論是平面和非平面的設計都面臨挑戰，特別是顯影以及圖案化技術。其他伴隨發展的包含了通道應力、矽上絕緣（SOI）以及高介電質/金屬閘極材料。 雙閘極電晶體廣泛用於超高頻混頻器（VHF mixers）和超高頻（VHF front end amplifiers）。製造商包含Motorola、NXP和Hitachi。.

硅

硅（Silicon，台湾、香港及澳門称為--，舊訛稱為釸，中國大陸稱為--）是一种类金属元素，化学符号為Si，原子序數為14，属于元素周期表上的IVA族。 硅原子有4个外圍电子，与同族的碳相比，硅的化学性质相對稳定，活性較低。硅是极为常见的一种元素，然而它极少以單質的形式存在於自然界，而是以复杂的硅酸盐或二氧化硅等化合物形式广泛存在于岩石、砂砾、尘土之中。在宇宙储量排名中，矽位於第八名。在地壳中，它是第二丰富的元素，佔地壳总质量25.7%，仅次于第一位的氧（49.4%）。.

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金屬氧化物半導體場效電晶體

金屬氧化物半導體場效電晶體（簡稱：金氧半場效電晶體；Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，縮寫：MOSFET），是一種可以廣泛使用在模拟電路與数字電路的場效電晶體。金屬氧化物半導體場效電晶體依照其通道極性的不同，可分為电子占多数的N通道型與空穴占多数的P通道型，通常被稱為N型金氧半場效電晶體（NMOSFET）與P型金氧半場效電晶體（PMOSFET）。 以金氧半場效電晶體（MOSFET）的命名來看，事實上會讓人得到錯誤的印象。因為MOSFET跟英文單字「metal（金屬）」的第一個字母M，在當下大部分同類的元件裡是不存在的。早期金氧半場效電晶體閘極使用金屬作為材料，但由於多晶矽在製造工藝中更耐高溫等特點，許多金氧半場效電晶體閘極採用後者而非前者金屬。然而，隨著半導體特徵尺寸的不斷縮小，金屬作為閘極材料最近又再次得到了研究人員的關注。 金氧半場效電晶體在概念上屬於絕緣閘極場效電晶體（Insulated-Gate Field Effect Transistor, IGFET）。而絕緣閘極場效電晶體的閘極絕緣層，有可能是其他物質，而非金氧半場效電晶體使用的氧化層。有些人在提到擁有多晶矽閘極的場效電晶體元件時比較喜歡用IGFET，但是這些IGFET多半指的是金氧半場效電晶體。 金氧半場效電晶體裡的氧化層位於其通道上方，依照其操作電壓的不同，這層氧化物的厚度僅有數十至數百埃（Å）不等，通常材料是二氧化硅（SiO2），不過有些新的進階製程已經可以使用如氮氧化硅（silicon oxynitride, SiON）做為氧化層之用。 今日半導體元件的材料通常以矽為首選，但是也有些半導體公司發展出使用其他半導體材料的製程，當中最著名的例如國際商業機器股份有限公司使用硅與鍺的混合物所發展的矽鍺製程（SiGe process）。而可惜的是很多擁有良好電性的半導體材料，如砷化鎵（GaAs），因為無法在表面長出品質夠好的氧化層，所以無法用來製造金氧半場效電晶體元件。 當一個夠大的電位差施於金氧半場效電晶體的閘極與源極之間時，電場會在氧化層下方的半導體表面形成感應電荷，而這時就會形成反轉通道（inversion channel）。通道的極性與其汲極（drain）與源極相同，假設汲極和源極是n型，那麼通道也會是n型。通道形成後，金氧半場效電晶體即可讓電流通過，而依據施於閘極的電壓值不同，可由金氧半場效電晶體的通道流過的電流大小亦會受其控制而改變。.

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