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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矽的關系,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,因爲高輸入阻抗的關系,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,需要複雜的輸入驅動電路.此外,功率MOSFET的開關速度也比功率雙極型器件快很多,這是因爲在關閉的過程中,MOS的單一載流子工作特性並不會有少數載流子儲存或複合的問題,

圖6.43爲三個基本的功率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)爲有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.當柵極電壓大于阈值電壓時,沿著V型溝槽邊緣將感應出反型的溝道,並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,

图6.43 (b)为U-MOSFET的剖面图,与V-MOSFET非常相似.U型沟槽是通过反应离子刻蚀来形成,且其底部角落的电场大体上比V型沟槽的尖端小很多.另一种功率MOSFET为D-MOSFET,如图6.43(c)所示.栅极做在上表面处,并充作后续双重扩散工艺的掩模版.双重扩散工艺(此即称之为D-MOSFET的理由)用来形成p基极以及n+源极等部位.D-MOSFET的优点在于其跨过p基极区域的短暂漂移时间以及可避免转角的大电场,

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.

为了避免双极型晶体管在功率MOSFET工作时动作.需将p基极与ni源极(发射极)之间短路,如图6. 43所示,如此可使p基极维持在一固定电压.


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