时间：2020-09-09 11:56:52 点击：144
1 横向双扩散型场效应晶体管的结构 功率MOSFET即金属氧化物半导体场效应晶体管（Metal Oxide Semiconductor FieldEffect Transistor）有三个管脚，分别为栅极（Gate），漏极（Drain）和源极（Source）。功率MOSFET为电压型控制器件，驱动电路简单，驱动的功率小，而且开关速度快，具有高的工作频率。常用的MOSFET的结构有横向双扩散型场效应晶体管LDMOS（Lateral Double-DIFfused MOS）、平面双扩散型场效应晶体管（Planar MOS）和沟槽双扩散型场效应晶体管（Trench MOS）。 N沟道的横向双扩散型场效应晶体管的结构如图1所示，栅极，漏极和源极都在硅片的上表面，下部为衬底，当电流从漏极流向源极时，电流在硅片内部横向流动，而且主要从硅片的上表层流过，因此没有充分应用硅片的尺寸，电流和电压的额定值受到限制。但这种结构具有低的电容，因此开关速度快，主要适合低压应用，如微处理器、运放、数字电路及射频电路等。 2 平面双扩散型场效应晶体管 N沟道的平面双扩散型场效应晶体管的结构如图2所示，栅极和源极在硅片的上表面而漏极连接到衬底的下表面。源极和漏极在晶元的相对的平面，当电流从漏极流向源极时，电流在硅片内部垂直流动，因此可以充分的应用硅片的面积，来提高通过电流的能力，合适于功率MOSFET的应用。 这种结构称为垂直导电双扩散MOS结构VDMOSFET（Vertical Double Diffused MOSFET）。N沟道MOSFET衬底为高掺杂的N+衬底，高掺杂沟道部分的体电阻小。然后上面为为N-的epi层，上面有两个连续的扩散区P-，沟道在P-区形成。在P-区内部，扩散形成的N+为源极。硅片表面形成栅极氧化物，多晶硅栅极材料沉积后，在连接到栅极的多晶硅层下面，就会形成一个薄的高质量的氧化层，从而产生沟道。 工作原理是：栅极和源极间加正向电压，P-区中的少数载流子，即“少子”，也就是电子，被电场吸引到栅极下面的表面，随着栅极和源极正向偏置电压的增加，更多的电子被吸引到这个区域，这样本地的电子密度要大于空穴，从而出现“反转”，即在栅极下面的P-区的材料从P型变成N型，形成N型“沟道”，电流可以直接通过漏极的N+型区、N-型区、栅极下面N型沟道，流到源极N+型区。 在功率MOSFET的内部，由许多这样的单元，也称“晶胞”，并联而成。硅片的面积越大，所能加工的单元越多，器件的导通电阻越小，能够通过的电流就越大；同样，在单位的面积的硅片上，能够加工的晶胞越多，也就是晶胞单位密度越大，器件的导通电阻也就越小。通常器件的导通电阻越小，电流额定值也就越大。 由于栅极不通过功率主回路的大电流，因此栅极占用的部分硅片的面积不能充分得到应用，也就影响到能够加工的晶胞单位密度的最大值。同时，由于栅极的面积大，寄生电容就越大，因此开关性能较差。 这种结构工艺简单，单元的一致性较好，因此它的跨导的特性比较好，雪崩能量比较高，同时寄生电容也较大，主要应用于高压的功率MOSFET和开关频率不太高的中压功率MOSFET。 如果需要低的导通电阻，只有增大的晶片面积，晶片的面积受到封装尺寸的限制，因此不适合于一些高功率密度的应用。平面型高压的功率MOSFET管的耐压主要通过厚的低掺杂的N-的外延层即epi层来控制。 3 沟槽双扩散型场效应晶体管 对于单位面积的硅片，如果要减小功率MOSFET的导通电阻，就要提高晶胞单位密度，也就是要减小每个晶胞单元的尺寸，即要减小栅极的所占用的面积。如果采用图2的结构，用深度来换面积，将栅极埋入基体中，形成垂直的沟道，从而保持沟道的宽度，这样形成的结构称为垂直导电的沟槽结构。 4 隔离栅SGT场效应晶体管 功率MOSFET的导通电阻Rds(on)和寄生的电容是一个相互矛盾的参数，为了减小导通电阻，就必须增加硅片面积；硅片面积增加，寄生的电容也要增加，因此对于一定的面积硅片，只有采用新的工艺技术，才能减小的寄生的电容。通常功率MOSFET的开关损耗主要与米勒电容、即漏极和栅极的电容Qgd相关，如果减小漏极和栅极相对的接触面积就可以减小米勒电容，最为直观的方法就是分拆栅极并采用屏蔽技术SGT（SplitGate Technology）。 图5中，除了栅极结构，其它的部分就是标准的采用Trench工艺的功率MOSFET。栅极被分割成上下两个部分，下部分用一些特殊的材料屏蔽起来，下部分在内部和上部分的栅极相连，而下部分栅极的屏蔽层被连接到源极，从而减小漏极栅极米勒电容，极大的减小了开关过程中米勒平台的持续的时间，降低了开关损耗。 同时，这种结构由于改变了内部电场的形态，将传统的三角形电场进一步的变为更为压缩的梯形电场，可以进一步减小epi层的厚度，降低导通电阻，减小热阻。这种结构是AOS的专利技术，目前AOS新一代的低、中压的功率MOSFET，广泛的采用这种结构，如AON6262E/AO4262E，就是采用这种技术，专门针对手机快冲QC的副边同步整流SSR应用，DCM工作模式具有非常优异的效率，同时对于CCM模式具有优异EMI及抗ESD能力。 供应AOS美国万代 全系列原装现货 产品热卖中： SOT-23： AO3160，AO3162，AO3400，AO3400A，AO3401，AO3401A，AO3402，AO3403，AO3404，AO3404A，AO3406，AO3407，AO3407A，AO3409，AO3413，AO3414，AO3415，AO3415A，AO3416，AO3418，AO3419，AO3420，AO3421，AO3421E，AO3422，AO3423，AO3424，AO3434A，AO3435，AO3442，AO3451，AO3452，AO3453，AO3454，AO3457，AO3459，AO3460，AO3493，AO3494，AO3495，AO3498，AO3499 SOP-8： AO4826，AO4202，AO4240，AO4260，AO4262E，AO4264，AO4264E，AO4266，AO4266E，AO4268，AO4286，AO4290A，AO4292，AO4292E，AO4294，AO4294A，AO4296，AO4302，AO4306，AO4335，AO4354，AO4402，AO4402G，AO4403，AO4404B，AO4405，AO4405E，AO4406A，AO4407，AO4407A，AO4409，AO4411，AO4413，AO4419，AO4421，AO4423，AO4425，AO4430，AO4435，AO4441，AO4443，AO4447A，AO4448，AO4449，AO4450，AO4452，AO4453，AO4454，AO4455，AO4459，AO4466，AO4468，AO4476A，AO4478，AO4480，AO4482，AO4484，AO4485，AO4486，AO4488，AO4490，AO4494，AO4496，AO4498，AO4498E，AO4566，AO4568，AO4576，AO4578，AO4588，AO4606，AO4611，AO4612，AO4614B，AO4616，AO4618，AO4620，AO4627，AO4629，AO4630，AO4752，AO4800，AO4800B，AO4801，AO4801A，AO4803，AO4803A，AO4805，AO4806，AO4807，AO4812，AO4813，AO4818，AO4818B，AO4822，AO4822A，AO4828，AO4830，AO4832，AO4838，AO4840，AO4840E，AO4842，AO4854，AO4862，AO4882，AO4884，AO4892，AO4914，AO4924，AO4952，AO4953，AO9435，AO9926B，AO9926C，AOSD62666E，AOSP21307，AOSP21357，AOSP32314，AOSP32368 深圳市九亨电子有限公司 自成立以来，本着诚信原则，以顾客至上，互利互惠的经营理念，立足深圳，面向国际市场，赢得广大客户一致的信赖和好评。公司主要代理AOS美国万代，主要提供功率MOSFET，电源IC和瞬态电压抑制器TVS，以满足当今先进的电子系统和消费类电子对于电源的复杂的要求。我们相信，一个成熟的现代企业拥有的不仅仅是高质的产品，还应该有一流的服务，公司以科学现代的管理，充分利用高科技术的发展，将“顾客至上，互利互惠“的理念贯穿于产品销售、服务的始终。欢迎广大客户来电咨询！