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        MOSFET基本結構

        信息來源:本站 日期:2017-05-22 

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        由于在柵極與半導體之間有絕緣二氧化硅的關系,MOS管器件的輸入阻抗非常高,此一特色使MOSFET在功率器件的應用相當引人注目,因為高輸入阻抗的關系,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,需要復雜的輸入驅動電路.此外,功率MOSFET的開關速度也比功率雙極型器件快很多,這是因為在關閉的過程中,MOS的單一載流子工作特性并不會有少數載流子儲存或復合的問題,

        圖6.43為三個基本的功率MOSFET結構.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構.垂直結構有大的溝道寬度以及可降低柵極附近電場擁擠的優點.這些特性在高功率的應用上非常重要.

        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.當柵極電壓大于閾值電壓時,沿著V型溝槽邊緣將感應出反型的溝道,并在源極與漏極之間形成一導電的溝道.V-MOSFET發展的主要限制在于其相關的工藝控制.V型溝槽尖端的強電場可能會造成該處電流擁擠,進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,并充作后續雙重擴散工藝的掩模版.雙重擴散工藝(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的優點在于其跨過p基極區域的短暫漂移時間以及可避免轉角的大電場,

        此三種功率MOSFET結構在漏極區都有一個n一的漂移區,n一漂移區的摻雜濃度比p基極區小,所以當一正電壓施加于漏極上時,漏極/p基極結被反向偏壓,大部分的耗盡區寬度將跨過n一漂移區,因此n一漂移區的摻雜濃度及寬度是計算漏極支撐電壓的一個重要參數.另一方面,功率MOSFET結構中存有…寄生的n-p-n-n+器件.

        為了避免雙極型晶體管在功率MOSFET工作時動作.需將p基極與ni源極(發射極)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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