侵权投诉
订阅
纠错
加入自媒体

MOSFET结构及其工作原理详解

2013-03-28 15:37
路过的码农
关注

  (2)降低JFET电阻

  为降低JFET电阻,很早就采用了一种工艺,即增加所夹沟道中的掺杂浓度,以求减小JFET的沟道电阻。

  沟槽式结构也为降低JFET电阻带来好处。原结构中的JFET在沟槽型结构中已经消失。这也就使其RDS(ON)得以进一步下降。然而沟槽式的缺点是其工艺成本要比原平面型的结构较高。

  (3)降低漂移电阻

  上面的讨论已涉及到如何降低沟道电阻RCH和JFET电阻RJ。现在剩下的是如何来减小芯片的体电阻RD。上面已经提到,当要求MOSFET工作于较高电压时,必需提高硅片的电阻率。在双极型晶体管中(晶闸管也一样),有少数载流子注入基区来调节体内电阻,所以硅片电阻率的提高对内阻的增加影响较小。但MOSFET则不属于双极型晶体管,它依赖多数载流子导电,所以完全是以外延层的电阻率来决定其RD。因而使MOSFET的RDS(ON)与器件耐压有一个大概2.4到2.6次方的关系。即要求器件的耐压提高时,其RDS(ON)必然有一个十分迅速的上升。这也是为什么在600伏以上常采用IGBT的原因。IGBT是绝缘栅双极型晶体管的简称,IGBT虽然结构与MOSFET相似,但却是一种双极型器件。它也是采用少数载流子的注入来降低其体电阻的。

  一个十分聪明的构思又为功率MOSFET提供了一条新出路。如果N-沟道MOSFET中的P基区向体内伸出较长形成一个P柱。则当漏源之间加上电压时,其电场分布就会发生根本的变化。通常PN结加上电压时,电位线基本上是平行于PN结面的。但这种P柱在一定的设计下可使电位线几乎和元件表面平行。就像P柱区和N-区已被中和为一片高阻区一样。于是就可以采用较低的电阻率去取得器件较高的耐压。这样,RDS(ON)就因较低的电阻率而大大下降,和耐压的关系也不再遵循前面所提到的2.4到2.6次方的关系了。这样一种思路为MOSFET拓宽了往高压的发展,今后和IGBT在高压领域的竞争就大为有利了。

  通过上面的各种努力,IR公司MOSFET的RDS(ON)正逐年下降,或者说,正在逐季下降。应用工作者如何抓住机会跟上器件的发展,及时把更好性能的器件用上去,就变得十分重要了。

  5.2、栅电荷QG的降低

  MOSFET常常用在频率较高的场合。开关损耗在频率提高时愈来愈占主要位置。降低栅电荷,可有效降低开关损耗。

  为了降低栅电荷,从减小电容的角度很容易理解在制造上应采取的措施。为减小电容,增加绝缘层厚度(在这儿是增加氧化层厚度)当然是措施之一。减低电容板一侧的所需电荷(现在是降低沟道区的搀杂浓度)也是一个相似的措施。此外,就需要缩小电容板的面积,这也就是要减小栅极面积。缩小原胞面积增加原胞密度从单个原胞来看,似乎可以缩小多晶层的宽度,但从整体来讲,其总的栅极覆盖面积实际上是增加的。从这一点来看,增加原胞密度和减小电容有一定的矛盾。

  采用了上述措施,IR产生了第3.5代。也称为低栅电荷MOSFET。第3.5代的米勒电容下降80%,栅电荷下降40%。当然第3.5代还有许多其它措施来降低RDS(ON)(降低了15%),这样所带来的好处不仅是开通速度快了,温升降低了,也带来了DV/DT能力的提高,栅漏电压的增高,同时也降低了驱动电路的费用。所以对应用工作者来说,将大家最为熟悉的第三代改换用第3.5代的时机已经来到。为缓解原胞密度增高后栅面积增大引起栅电荷过分增大的问题,一种折衷的结构也随之出现。那就是将漏极的原胞结构改为条状漏极。这时候可以有同样窄的栅极(条密度很高)而不至于增加太多栅极面积,所以栅电荷得以减小。

<上一页  1  2  3  4  5  6  7  
声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

发表评论

0条评论,0人参与

请输入评论内容...

请输入评论/评论长度6~500个字

您提交的评论过于频繁,请输入验证码继续

暂无评论

暂无评论

文章纠错
x
*文字标题:
*纠错内容:
联系邮箱:
*验 证 码:

粤公网安备 44030502002758号