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超结MOS管,MOS管-MOS管与超结MOS管的区别及超结MOS管應用領域介绍-KIA MOS管

信息來源:本站 日期:2018-07-18 

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超結型MOS管工作原理

1:關端狀態

垂直導電N+區夾在兩邊的P區中間,當MOS關斷時,也就是G極的電壓爲0時,橫向形成兩個反向偏置的PN結:P和垂直導電N+、P+和外延epi層N-。柵極下面的的P區不能形成反型層産生導電溝道,左邊P和中間垂直導電N+形成PN結反向偏置,右邊P和中間垂直導電N+形成PN結反向偏置,PN結耗盡層增大,並建立橫向水平電場。

當中間的N+的滲雜濃度和寬度控制得合適,就可以將中間的N+完全耗盡,這樣在中間的N+就沒有自由電荷,相當于本征半導體,中間的橫向電場極高,只有外部電壓大于內部的橫向電場,才能將此區域擊穿,所以,這個區域的耐壓極高,遠大于外延層的耐壓,功率MOSFET管的耐壓主要由外延層來決定。

2:開通狀態

当G极加上驱动电压时,在G极的表面将积累正电荷,同时,吸引P区的电子到表面,将P区表面空穴中和,在栅极下面形成耗尽层,如图5示。随着G极的电压提高,栅极表面正电荷增强,进一步吸引P区电子到表面,这样,在G极下面的P型的沟道区中,积累负电荷,形成N型的反型层,同时,由于更多负电荷在P型表面积累,一些负电荷将扩散进入原来完全耗尽的垂直的 N+,横向的耗尽层越来越减小,横向的电场也越来越小。G极的电压进一步提高,P区更宽范围形成N型的反型层,最后,N+区域回到原来的高渗杂的状态,这样,就形成的低导通电阻的电流路径。另外还有一种介于平面和超结型结构中间的类型,是AOS开发的一种专利结构,虽然电流密度低于超结型,但抗大电流冲击能力非常优异。

超結型MOS管介紹

降低高壓MOS管導通電阻的原理與方法

1、不同耐壓的MOS管的導通電阻分布。不同耐壓的MOS管,其導通電阻中各部分電阻比例分布也不同。如耐壓30V的MOS管,其外延層電阻僅爲總導通電阻的29%,耐壓600V的MOS管的外延層電阻則是總導通電阻的96.5%。由此可以推斷耐壓800V的MOS管的導通電阻將幾乎被外延層電阻占據。欲獲得高阻斷電壓,就必須采用高電阻率的外延層,並增厚。這就是常規高壓MOS管結構所導致的高導通電阻的根本原因。

2、降低高壓MOS管導通電阻的思路。增加管芯面積雖能降低導通電阻,但成本的提高所付出的代價是商業品所不允許的。引入少數載流以上兩種辦法不能降低高壓MOS管的導通電阻,所剩的思路就是如何將阻斷高電壓的低摻雜、高電阻率區域和導電通道的高摻雜、低電阻率分開解決。如除導通時低摻雜的高耐壓外延層對導通電阻只能起增大作用外並無其他用途。這樣,是否可以將導電通道以高摻雜較低電阻率實現,而在MOS管關斷時,設法使這個通道以某種方式夾斷,使整個器件耐壓僅取決于低摻雜的N-外延層。基于這種思想,1988年INFINEON推出內建橫向電場耐壓爲600V的COOLMOS管,使這一想法得以實現。內建橫向電場的高壓MOS管的剖面結構及高阻斷電壓低導通電阻的示意圖如圖所示。

與常規MOS管結構不同,內建橫向電場的MOS管嵌入垂直P區將垂直導電區域的N區夾在中間,使MOS管關斷時,垂直的P與N之間建立橫向電場,並且垂直導電區域的N摻雜濃度高于其外延區N-的摻雜濃度。

VGS<VTH時,由于被電場反型而産生的N型導電溝道不能形成,並且D,S間加正電壓,使MOS管內部PN結反偏形成耗盡層,並將垂直導電的N區耗盡。這個耗盡層具有縱向高阻斷電壓,如圖(b)所示,這時器件的耐壓取決于P與N-的耐壓。因此N-的低摻雜、高電阻率是必需的。

MOS管与超结MOS管区别當CGS>VTH時,被電場反型而産生的N型導電溝道形成。源極區的電子通過導電溝道進入被耗盡的垂直的N區中和正電荷,從而恢複被耗盡的N型特性,因此導電溝道形成。由于垂直N區具有較低的電阻率,因而導通電阻較常規MOS管將明顯降低。

通過以上分析可以看到:阻斷電壓與導通電阻分別在不同的功能區域。將阻斷電壓與導通電阻功能分開,解決了阻斷電壓與導通電阻的矛盾,同時也將阻斷時的表面PN結轉化爲掩埋PN結,在相同的N-摻雜濃度時,阻斷電壓還可進一步提高。

這些就是常規MOS管和COOLMOS管即本公司超結MOS管的不同之處,這裏我也不過多的說超結MOS管有多好了,因爲這兩種MOS管的用途不一樣,可以說是各有千秋啦,尺有所短寸有所長嘛。

超結MOS管産品特征

我們公司設計的超結MOS管是用先進的耐壓原理和有話的設計結構,全新600V-900V系列産品爲系統應用提供充足的耐壓余量,簡化系統設計難度,提高系統可靠性。滿足客戶對高耐壓、低導通電阻和高效率超結MOS管的需求。

我們公司超結MOS管的主要特點是:

1:更耐壓偉系統設計和應用提宮更充足余量

2:更低的導通電壓,利于降低導通損耗

3:極低的柵極電荷,提供更快的開關速度

4:同規格下更小的封裝體積,使系統更輕便

5:雪崩能力測試,確保産品質量可靠

MOS管工作原理

MOS管的工作原理(以N沟道增强型MOS場效應管)它是利用VGS来控制“感应电荷”的多少,以改变由这些“感应电荷”形成的导电沟道的状况,然后达到控制漏极电流的目的。在制造管子时,通过工艺使绝缘层中出现大量正离子,故在交界面的另一侧能感应出较多的负电荷,这些负电荷把高渗杂质的N区接通,形成了导电沟道,即使在VGS=0时也有较大的漏极电流ID。当栅极电压改变时,沟道内被感应的电荷量也改变,导电沟道的宽窄也随之而变,因而漏极电流ID随着栅极电压的变化而变化。(插圖)

MOS管与超结MOS管区别

MOS管結構

MOSFET管是FET的一種(另一種是JFET),能夠被制形成加強型或耗盡型,P溝道或N溝道共4品種型,但實踐應用的只要加強型的N溝道MOS管和加強型的P溝道MOS管,所以通常提到NMOS,或者PMOS指的就是這兩種。至于爲什麽不運用耗盡型的MOS管,不提倡尋根究底。關于這兩種加強型MOS管,比擬常用的是NMOS.緣由是導通電阻小,且容易制造。所以開關電源和馬達驅動的應用中,普通都用NMOS下面的引見中,也多以NMOS爲主。

MOS管的三個管腳之間有寄生電容存在,這不是我們需求的,而是由于制造工藝限制産生的。寄生電容的存在使得在設計或選擇驅動電路的時分要費事一些,但沒有方法防止,後邊再細致引見。在MOS管原理圖上能夠看到,漏極和源極之間有一個寄生二極管。這個叫體二極管,在驅動理性負載(如馬達),這個二極管很重要。順便說一句,體二極管只在單個的MOS管中存在,在集成電路芯片內部通常是沒有的。



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