一篇文章读懂超级结MOSFET的优势:一分pk10

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由于横向导电N+区掺入浓度低于外延区N-的掺入浓度,而且横向导电N+区两边都产生纵向水平电场,这样横向导电的N+区整个区域基本上全部都变为耗尽层,即由N+变成N-,这样的耗尽层具备十分低的横向的切断电压,因此,器件的耐压就各不相同低掺入P+区与较低掺入外延层N-区的耐压。当MOS导通时,栅极和源极的电场将栅极下的P区反型,在栅极下面的P区产生N型导电闸极,同时,源极区的电子通过导电闸极转入横向的N+区,中和N+区的正电荷空穴,从而完全恢复被消耗的N+型特性,因此导电闸极构成,横向N+区掺入浓度低,具备较低的电阻率,因此导通电阻较低。较为平面结构和沟槽结构的功率MOSFET,可以找到,超结型结构实际是综合了平面型和沟槽型结构两者的特点,是在平面型结构中开一个较低电阻电流通路的沟槽,因此具备平面型结构的高耐压和沟槽型结构较低电阻的特性。内辟纵向电场的高压超结型结构与平面型结构相比较,某种程度面积的硅片可以设计更加较低的导通电阻,因此具备更大的额定电流值和雪崩能量。

由于要班车N+沟槽,它的生产工艺比较复杂,目前N+沟槽主要有两种方法必要制作:通过一层一层的外延生长获得N+沟槽和必要进沟槽。前者工艺比较的更容易掌控,但工艺的程序多,成本高;后者成本低,但不更容易确保沟槽内性能的一致性。

超结型结构的工作原理1、变频器状态从图4中可以看见,横向导电N+区垫在两边的P区中间,当MOS变频器时,也就是G极的电压为0时,纵向构成两个偏移偏置的PN结:P和横向导电N+、P+和外延epi层N-。栅极下面的的P区无法构成反型层产生导电闸极,左边P和中间横向导电N+构成PN结偏移偏置,右边P和中间横向导电N+构成PN结偏移偏置,PN结耗尽层减小,并创建纵向水平电场。当中间的N+的渗杂浓度和宽度掌控得适合,就可以将中间的N+几乎消耗,如图4(b)右图,这样在中间的N+就没自由电荷,相等于本征半导体,中间的纵向电场极高,只有外部电压小于内部的纵向电场,才能将此区域穿透,所以,这个区域的耐压极高,远大于外延层的耐压,功率MOSFET管的耐压主要由外延层来要求。图4:纵向电场及耗尽层注意到,P+和外延层N-构成PN拢也是偏移偏置形,不利于产生更加长的耗尽层,减少横向电场。

2、通车状态当G近于再加驱动电压时,在G极的表面将累积正电荷,同时,更有P区的电子到表面,将P区表面空穴中和,在栅极下面构成耗尽层,如图5必。随着G极的电压提升,栅极表面正电荷强化,更进一步更有P区电子到表面,这样,在G近于下面的P型的闸极区中,累积负电荷,构成N型的反型层,同时,由于更加多负电荷在P型表面累积,一些负电荷将蔓延转入原本几乎消耗的横向的N+,纵向的耗尽层更加增大,纵向的电场也更加小。

G极的电压进一步提高,P区更加长范围构成N型的反型层,最后,N+区域返回原本的低渗杂的状态,这样,就构成的低导通电阻的电流路径,如图5(c)右图。图5:超结型导通过程另外还有一种介于平面和超结型结构中间的类型,是AOS研发的一种专利结一分pk10构,虽然电流密度高于超结型,但抗大电流冲击能力十分出色。

图6:介于平面和超结型结构中间的类型超级结结构是高压MOSFET技术的根本性发展并具备明显优点,其RDS(on)、栅极容值和输入电荷以及管芯尺寸同时获得减少。为充分利用这些较慢和高效器件,设计工程师必须十分留意其系统设计,尤其是增大PCB宿主效应。

超结MOS管产品主要有以下几种应用于:1)电脑、服务器的电源——更加较低的功率损耗;2)适配器(笔记本电脑,打印机等)——更加重、更加便利;3)灯光(HID灯,工业灯光,道路灯光等)——更高的功率切换效率;4)消费类电子产品(液晶电视,等离子电视等)——更加重、更加厚、更高能效。-原文地址:http://www.cntronics._一分pk10。

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