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MOSFET基本結(jié)構(gòu)

信息來源:本站 日期:2017-05-22 

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由于在柵極與半導(dǎo)體之間有絕緣二氧化硅的關(guān)系,MOS管器件的輸入阻抗非常高,此一特色使MOSFET在功率器件的應(yīng)用相當(dāng)引人注目,因?yàn)楦咻斎胱杩沟年P(guān)系,柵極漏電流非常低,因此功率MOSFET不必像使用雙極型功率器件一樣,需要復(fù)雜的輸入驅(qū)動(dòng)電路.此外,功率MOSFET的開關(guān)速度也比功率雙極型器件快很多,這是因?yàn)樵陉P(guān)閉的過程中,MOS的單一載流子工作特性并不會(huì)有少數(shù)載流子儲(chǔ)存或復(fù)合的問題,

圖6.43為三個(gè)基本的功率MOSFET結(jié)構(gòu).與ULSI電路中的MOSFET器件不同的是,功率MOSFET采用源極與漏極分別在晶片上方與下方的垂直結(jié)構(gòu).垂直結(jié)構(gòu)有大的溝道寬度以及可降低柵極附近電場擁擠的優(yōu)點(diǎn).這些特性在高功率的應(yīng)用上非常重要.

圖6.43(a)為有V型溝槽外型柵極的V-MOSFET,V型溝槽可通過KOH溶液濕法刻蝕來形成.當(dāng)柵極電壓大于閾值電壓時(shí),沿著V型溝槽邊緣將感應(yīng)出反型的溝道,并在源極與漏極之間形成一導(dǎo)電的溝道.V-MOSFET發(fā)展的主要限制在于其相關(guān)的工藝控制.V型溝槽尖端的強(qiáng)電場可能會(huì)造成該處電流擁擠,進(jìn)而造成器件特性的退化,

圖6.43 (b)為U-MOSFET的剖面圖,與V-MOSFET非常相似.U型溝槽是通過反應(yīng)離子刻蝕來形成,且其底部角落的電場大體上比V型溝槽的尖端小很多.另一種功率MOSFET為D-MOSFET,如圖6.43(c)所示.柵極做在上表面處,并充作后續(xù)雙重?cái)U(kuò)散工藝的掩模版.雙重?cái)U(kuò)散工藝(此即稱之為D-MOSFET的理由)用來形成p基極以及n+源極等部位.D-MOSFET的優(yōu)點(diǎn)在于其跨過p基極區(qū)域的短暫漂移時(shí)間以及可避免轉(zhuǎn)角的大電場,

此三種功率MOSFET結(jié)構(gòu)在漏極區(qū)都有一個(gè)n一的漂移區(qū),n一漂移區(qū)的摻雜濃度比p基極區(qū)小,所以當(dāng)一正電壓施加于漏極上時(shí),漏極/p基極結(jié)被反向偏壓,大部分的耗盡區(qū)寬度將跨過n一漂移區(qū),因此n一漂移區(qū)的摻雜濃度及寬度是計(jì)算漏極支撐電壓的一個(gè)重要參數(shù).另一方面,功率MOSFET結(jié)構(gòu)中存有…寄生的n-p-n-n+器件.

為了避免雙極型晶體管在功率MOSFET工作時(shí)動(dòng)作.需將p基極與ni源極(發(fā)射極)之間短路,如圖6. 43所示,如此可使p基極維持在一固定電壓.


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