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一文了解MOS管寄生电容是如何形成的?

2021-08-16 08:57
硬件大熊
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MOS管规格书中有三个寄生电容参数,分别是:输入电容Ciss、输出电容Coss、反向传输电容Crss。该三个电容参数具体到管子的本体中,分别代表什么?是如何形成的?

功率半导体的核心是PN结,从二极管、三极管到场效应管,都是根据PN结特性所做的各种应用。场效应管分为结型、绝缘栅型,其中绝缘栅型也称MOS管(Metal Oxide Semiconductor)。

根据不通电情况下反型层是否存在,MOS管可分为增强型、耗尽型——

寄生电容形成的原因

1. 势垒电容:功率半导体中,当N型和P型半导体结合后,由于浓度差导致N型半导体的电子会有部分扩散到P型半导体的空穴中,因此在结合面处的两侧会形成空间电荷区(该空间电荷区形成的电场会阻值扩散运动进行,最终使扩散运动达到平衡);

2.扩散电容:当外加正向电压时,靠近耗尽层交界面的非平衡少子浓度高,远离非平衡少子浓度低,且浓度自高到底逐渐衰减直到0。当外加正向电压增大时,非平衡少子的浓度增大且浓度梯度也增大,外加电压减小时,变化相反。该现象中电荷积累和释放的过程与电容器充放电过程相同,称为扩散电容。

MOS管寄生电容结构如下,其中,多晶硅宽度、沟道与沟槽宽度、G极氧化层厚度、PN结掺杂轮廓等都是影响寄生电容的因素。

对于MOS管规格书中三个电容参数的定义,

输入电容Ciss = Cgs + Cgd;

输出电容Coss = Cds + Cgd;

反向传输电容Crss = Cgd

这三个电容几乎不受温度变化的影响,因此,驱动电压、开关频率会比较明显地影响MOS管的开关特性,而温度的影响却比较小。

部分图片应用网络,侵删!


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