量子五極場效應管的制作方法
【專利摘要】量子五極場效應管就是在結(jié)型場效應管的基礎上加上絕緣柵極，以此構造成同時兼具結(jié)型場效應管功能和絕緣柵場效應管功能的雙關聯(lián)場效應管；例如，把N結(jié)型P溝道場效應管的源極S移至P溝道中央，作為場效應管的源極S，然后在原來的源極位置密封上一層氧化膜SiO2作絕緣層，在氧化膜SiO2的外緣植入金屬柵極G，這樣，以場效應管的源極S為分界線，靠近場效應管漏極D那一端相當于N結(jié)型P溝道場效應管，靠近場效應管絕緣柵極G那一端相當于P溝道增強型絕緣柵場效應管，原來N結(jié)型P溝道場效應管的N結(jié)門極也是P溝道增強型絕緣柵場效應管的源極s和漏極d，經(jīng)過如此改造的場效應管有一個絕緣柵極G、一個漏極D、一個源極S、一個N結(jié)基片門極O(相當于P溝道增強型絕緣柵場效應管的源極s)和N結(jié)門極T(相當于P溝道增強型絕緣柵場效應管的漏極d)，共五個電極，而且在同一只場效應管上實現(xiàn)了“通”和“斷”、“真”和“假”、“1”和“0”的有機統(tǒng)一，所以我們稱之為量子五極場效應管。
【專利說明】量子五極場效應管
【技術領域】
[0001]本發(fā)明專利屬半導體晶體管元器件。
技術背景
[0002]當今電子工業(yè)生產(chǎn)的場效應管主要分為結(jié)型場效應管和絕緣柵場效應管兩大類，但是，無論哪一類場效應管，在邏輯開關電路中只能實現(xiàn)“通(真)”或“斷(假)”二元邏輯狀態(tài)，這與人們的思維習慣不相苻，也不利于多進制數(shù)碼技術的推廣應用，因此，如何通過改變場效應管的結(jié)構來突破場效應管二元邏輯狀態(tài)的制約，對推廣應用多進制數(shù)碼技術、開發(fā)更加苻合人們思維習慣的智能計算機，具有重要的現(xiàn)實意義！
[0003]發(fā)明專利內(nèi)容
[0004]本發(fā)明專利要解決的技術問題是提供一種量子五極場效應管，以期實現(xiàn)場效應管邏輯狀態(tài)多元化，為多進制數(shù)碼技術的推廣應用做準備。
[0005]本發(fā)明專利以如下的技術方案解決上述的技術問題:量子五極場效應管就是在結(jié)型場效應管的基礎上加上絕緣柵極，以此構造成同時兼具結(jié)型場效應管功能和絕緣柵場效應管功能的雙關聯(lián)場效應管；在結(jié)型場效應管之中，把場效應管的源極移至結(jié)型場效應管導電溝道中央，在原來的源極位置密封上一層氧化膜絕緣層，在氧化膜絕緣層外緣植入絕緣柵極，絕緣柵極的極性與結(jié)型場效應管導電溝道的極性相同；例如，把N結(jié)型P溝道場效應管的源極S移至P溝道中央，作為場效應管的源極S，然后在原來的源極位置密封上一層氧化膜Si02作絕緣層，在氧化膜Si02的外緣植入金屬柵極G，這樣，以場效應管的源極S為分界線，靠近場效應管漏極D那一端相當于N結(jié)型P溝道場效應管，靠近場效應管絕緣柵極G那一端相當于P溝道增強型絕緣柵場效應管，原來N結(jié)型P溝道場效應管的N結(jié)門極也是P溝道增強型絕緣柵場效應管的源極s和漏極d，經(jīng)過如此改造的場效應管有一個絕緣柵極G、一個漏極D、一個源極S、一個N結(jié)基片門極0(相當于P溝道增強型絕緣柵場效應管的源極s)和N結(jié)門極T (相當于P溝道增強型絕緣柵場效應管的漏極d)，共五個電極，而且在同一只場效應管上實現(xiàn)了 “通”和“斷”、“真”和“假”、“ I ”和“ O ”的有機統(tǒng)一，所以我們稱之為量子五極場效應管。
[0006]量子五極場效應管的基本電路布局是:源極電位Us最低，源極與基片門極O串聯(lián)，基片門極O電位Uo > Us，通常源極電位Us≤0’門極T電位Ut > Uo≥0，漏極電位Ud≥0，柵極電位Ug≥0，而且Us、UU Ug、Ud電位實行獨立控制，以實現(xiàn)不同種類的邏輯狀態(tài)，同時，源極電位Us采取浮點電位，使得源極電位Us與基片門極電位Uo和門極電位Ut正關聯(lián)，這樣門、源極和基片門、源極電壓處于反偏狀態(tài)，且電壓Vos和Vts在安全閾值之內(nèi)，使得PN結(jié)不被反偏電壓擊穿，并且對漏極電流Id具有分流作用，使得漏、源極電流大小在安全閾值之內(nèi)，避免漏、源極之間產(chǎn)生雪崩擊穿現(xiàn)象。
[0007]量子五極場效應管的基本工作原理是:降低源極電位Us，使得Us < 0，此時Uo≤0，且Ut≤0，門極和基片門極的PN結(jié)處于無偏(或正偏)狀態(tài)，PN結(jié)的耗盡層不變(或收窄)，通電溝道P的橫截面積不變(或增寬)，當漏極電位Ud > 0，且柵極電位Ug >O時，則有漏極電流Di > O，此時，如果Ut = Uo，則有門極電流Ti = O，如果Ut > Uo，則有門極電流Ti > O ;升高源極電位Us，使得Us = 0，此時Uo > 0，且Ut > 0，門極和基片門極的PN結(jié)處于反偏狀態(tài)，PN結(jié)的耗盡層增寬，通電溝道P的橫截面積收窄(或夾斷)，盡管漏極電位Ud > 0，必然有漏極電流Di = 0，柵極電位Ug > O時，如果Ut = Uo，則有Ti = 0，如果Ut >Uo，則有Ti > O。
[0008]量子五極場效應管的各個電極電位不應超出管子承受的額定閾值，因為當Ud和Us升高到一定程度時，處于反偏的門極T和基片門極O的PN結(jié)會被擊穿造成管子燒毀，所以Ud和Us要小于最高額定電位；當Us < Uo≤Ut≤O時，源極S的PN結(jié)，以及門極T和基片門極O的PN結(jié)處于正偏狀態(tài)，PN結(jié)的耗盡層收窄，Us、Uo、Ut低到一定程度時，電流Di和Ti突然增大，PN結(jié)擊穿管子燒毀，所以Us、Uo、Ut要大于最低額定電位。
[0009]顯然，我們通過調(diào)節(jié)源極S電位Us、門極電位Ut、基片門極電位Uo和柵極電壓Ug，不僅可以有效防止PN結(jié)擊穿管子燒毀，而且可以實現(xiàn)多種邏輯狀態(tài):Di =0且Ti =0、Di=O且Ti > O,Di > O且Ti = O,Di > O且Ti > 0，在邏輯電路中，如果Di = O相當于0，Di > O相當于“1”，而Ti = O相當于“0”，Ti > O相當于“I”，則量子五極場效應管實既了“O和O”、“O和I”、“O和I”、“I和I”四種邏輯狀態(tài)，而且實現(xiàn)了 O和I與O和I的量子統(tǒng)一。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是量子五極場效應管的結(jié)構不意圖。其中:
[0011]圖1-- (I)量子五極場效應管柵極G ;圖1-- (2)量子五極場效應管門極T ；
[0012]圖1—(3)量子五極場效應管漏極D ;圖1—(4)量子五極場效應管基片門極O ;
[0013]圖1—(5)量子五極場效應管源極S.[0014]圖2是量子五極場效應管的電路布局不意圖。其中:
[0015]圖2—(I)柵極G電位Ug ;圖2—(2)門極T電位Ut ;圖2—(3)漏極D電位Ud ；
[0016]圖2—(4)基片門極O電位U。；圖2—(5)源極S電位Us.【具體實施方式】
[0017]本發(fā)明專利的量子五極場效應管就是在結(jié)型場效應管的基礎上加上絕緣柵極，以此構造成同時兼具結(jié)型場效應管功能和絕緣柵場效應管功能的雙關聯(lián)場效應管；在結(jié)型場效應管之中，把場效應管的源極圖1-(5)移至結(jié)型場效應管導電溝道P中央，在原來的源極位置密封上一層氧化膜絕緣層，在氧化膜絕緣層外緣植入絕緣柵極圖1-(I)，絕緣柵極的極性與結(jié)型場效應管導電溝道的極性相同；例如，把N結(jié)型P溝道場效應管的源極移至P溝道中央，作為場效應管的源極S圖1-(5)，然后在原來的源極位置密封上一層氧化膜Si02作絕緣層，在氧化膜Si02的外緣植入金屬柵極G S圖1-(I)，這樣，以場效應管的源極S圖1-(5)為分界線，靠近場效應管漏極D圖1-(3)那一端相當于N結(jié)型P溝道場效應管，靠近場效應管絕緣柵極G圖1-(I)那一端相當于P溝道增強型絕緣柵場效應管，原來N結(jié)型P溝道場效應管的N結(jié)門極也是P溝道增強型絕緣柵場效應管的源極s和漏極d，經(jīng)過如此改造的場效應管有一個絕緣柵極G圖1-(I)、一個漏極D圖1-(3)、一個源極S圖1一(5)、一個N結(jié)基片門極O圖1-(4)(相當于P溝道增強型絕緣柵場效應管的源極s)和N結(jié)門極T圖1-(2)(相當于P溝道增強型絕緣柵場效應管的漏極d)，共五個電極，而且在同一只場效應管上實現(xiàn)了 “通”和“斷”、“真”和“假”、“ I ”和“ O ”的有機統(tǒng)一，所以我們稱
之為量子五極場效應管。
[0018]量子五極場效應管的基本電路布局是:源極電位Us圖2-(5)最低，源極與基片門極O串聯(lián)，基片門極O電位Uo > Us圖2— (4)，通常源極電位Us≤O圖2— (5)，門極T電位Ut > Uo≥O圖2—(2)，漏極電位Ud≥O圖2—(3)，柵極電位Ug≥O圖2—(I)，而且Us、Ut、Ug、Ud電位實行獨立控制，以實現(xiàn)不同種類的邏輯狀態(tài)，同時，源極電位Us圖2-(5)采取浮點電位，使得源極電位Us與基片門極電位Uo圖2--(4)和門極電位Ut圖2--(2)正關聯(lián)，這樣門、源極和基片門、源極電壓處于反偏狀態(tài)，且電壓Vos和Vts在安全閾值之內(nèi)，使得PN結(jié)不被反偏電壓擊穿，并且對漏極電流Id具有分流作用，使得漏、源極電流大小在安全閾值之內(nèi)，避免漏、源極之間產(chǎn)生雪崩擊穿現(xiàn)象。
[0019]量子五極場效應管的基本工作原理是:降低源極電位Us圖2—(5),使得Us < O,此時Uo≤0，且Ut≤O,門極和基片門極的PN結(jié)處于無偏(或正偏)狀態(tài)，PN結(jié)的耗盡層不變(或收窄)，通電溝道P的橫截面積不變(或增寬)，當漏極電位Ud>0圖2—(3)，且柵極電位Ug > O圖2--(1)時，則有漏極電流Di > O，此時，如果Ut = Uo，則有門極電流Ti=0，如果Ut >Uo，則有門極電流Ti > O ;升高源極電位Us圖2--(5)，使得Us = 0，此時Uo > 0，且Ut > O,門極和基片門極的PN結(jié)處于反偏狀態(tài)，PN結(jié)的耗盡層增寬，通電溝道P的橫截面積收窄(或夾斷)，盡管漏極電位Ud > 0，必然有漏極電流Di = 0，柵極電位Ug >O圖2-(1)時，如果Ut = Uo，則有Ti = 0，如果Ut >Uo，則有Ti > O。 [0020]量子五極場效應管的各個電極電位不應超出管子承受的額定閾值，因為當Ud和Us升高到一定程度時，處于反偏的門極T和基片門極O的PN結(jié)會被擊穿造成管子燒毀，所以Ud和Us要小于最高額定電位；當Us < Uo≤Ut≤O時，源極S的PN結(jié)，以及門極T和基片門極O的PN結(jié)處于正偏狀態(tài)，PN結(jié)的耗盡層收窄，Us、Uo、Ut低到一定程度時，電流Di和Ti突然增大，PN結(jié)擊穿管子燒毀，所以Us、Uo、Ut要大于最低額定電位。
[0021 ] 顯然，我們通過調(diào)節(jié)源極S電位Us、門極電位Ut、基片門極電位Uo和柵極電壓Ug，不僅可以有效防止PN結(jié)擊穿管子燒毀，而且可以實現(xiàn)多種邏輯狀態(tài):Di =0且Ti =0、Di=O且Ti > O、Di > O且Ti = O、Di > O且Ti > 0，在邏輯電路中，如果Di = O相當于“0”，Di > O相當于“1”，而Ti = O相當于“0”，Ti > O相當于“I”，則量子五極場效應管實既了 “O和O”、“O和I”、“O和I”、“ I和I”四種邏輯狀態(tài)，而且實現(xiàn)了 “O和I”與“O和I”的量子統(tǒng)一。
【權利要求】
1.一種量子五極場效應管，其特征是:在結(jié)型場效應管之中，把場效應管的源極移至結(jié)型場效應管導電溝道中央，在原來的源極位置密封上一層氧化膜絕緣層，在氧化膜絕緣層外緣植入絕緣柵極，絕緣柵極的極性與結(jié)型場效應管導電溝道的極性相同；例如，把N結(jié)型P溝道場效應管的源極S移至P溝道中央，作為場效應管的源極S，然后在原來的源極位置密封上一層氧化膜Si02作絕緣層，在氧化膜Si02的外緣植入金屬柵極G，這樣，以場效應管的源極S為分界線，靠近場效應管漏極D那一端相當于N結(jié)型P溝道場效應管，靠近場效應管絕緣柵極G那一端相當于P溝道增強型絕緣柵場效應管，原來N結(jié)型P溝道場效應管的N結(jié)門極也是P溝道增強型絕緣柵場效應管的源極s和漏極d，經(jīng)過如此改造的場效應管有一個絕緣柵極G、一個漏極D、一個源極S、一個N結(jié)基片門極O (相當于P溝道增強型絕緣柵場效應管的源極s)和N結(jié)門極T(相當于P溝道增強型絕緣柵場效應管的漏極d)，共五個電極，而且在同一只場效應管上實現(xiàn)了 “通”和“斷”、“真”和“假”、“ I ”和“ O ”的有機統(tǒng)一，所以我們稱之為量子五極場效應管。
2.如權利要求1所述的量子五極場效應管的基本電路布局，其特征是:源極電位Us最低，源極與基片門極O串聯(lián)，基片門極O電位Uo > Us，通常源極電位Us≤0，門極T電位Ut>Uo≤0，漏極電位Ud≤0，柵極電位Ug≤0，而且Us、Ut、Ug、Ud電位實行獨立控制，以實現(xiàn)不同種類的邏輯狀態(tài)，同時，源極電位Us采取浮點電位，使得源極電位Us與基片門極電位Uo和門極電位Ut正關聯(lián)。
3.如權利要求1所述的量子五極場效應管的基本工作原理，其特征是:降低源極電位Us，使得Us < 0，此時Uo≤0，且Ut≤0，門極和基片門極的PN結(jié)處于無偏(或正偏)狀態(tài)，PN結(jié)的耗盡層不變(或收窄)，通電溝道P的橫截面積不變(或增寬)，當漏極電位Ud>0，且柵極電位Ug > O時，則有漏極電流Di >0，此時，如果Ut = Uo，則有門極電流Ti =`0，如果Ut > Uo，則有門極電流Ti > O ;升高源極電位Us，使得Us = 0，此時Uo > 0，且Ut>0，門極和基片門極的PN結(jié)處于反偏狀態(tài)，PN結(jié)的耗盡層增寬，通電溝道P的橫截面積收窄(或夾斷)，盡管漏極電位Ud > O，必然有漏極電流Di = O，柵極電位Ug > O時，如果Ut=Uo，則有 Ti = 0，如果 Ut > Uo，則有 Ti > O。
【文檔編號】H01L29/78GK103872124SQ201210537204
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2012年12月12日 優(yōu)先權日:2012年12月12日
【發(fā)明者】陳志波, 陳霖 申請人:陳志波, 陳霖