VDMOSFET的介紹2018年1月功率MOSFET與普通MOS管的聯(lián)系如果在漏端加高壓，產(chǎn)生以下問題：1、溝道穿通擊穿2、柵氧化層擊穿3、結(jié)擊穿通過增加低摻雜的漂移區(qū)，讓電壓絕大部分降落在低摻雜的漂移區(qū)上，從而提高溝道穿通擊穿、柵氧化層擊穿、結(jié)擊穿DMOS管的分類橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管LDMOSFET垂直雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管VDMOSFETVDMOSFET的結(jié)構(gòu)N溝道MOSFET襯底為高摻雜的N+襯底，高摻雜溝道部分的體電阻小。然后上面為為N-的漂移層，上面有兩個(gè)連續(xù)的擴(kuò)散區(qū)P-，溝道在P-區(qū)形成。在P-區(qū)內(nèi)部，擴(kuò)散形成的N+為源極。硅片表面形成柵極氧化物，多晶硅柵極材料沉積后，在連接到柵極的多晶硅層下面，就會(huì)形成一個(gè)薄的高質(zhì)量的氧化層，從而產(chǎn)生溝道。功率VDMOSFET的元胞結(jié)構(gòu)功率VDMOS是由多個(gè)元胞并聯(lián)而成，常用元胞結(jié)構(gòu)有：條形元胞、方形元胞、六角形元胞等并聯(lián)的元胞結(jié)構(gòu)可以增大整個(gè)器件的導(dǎo)電溝道長(zhǎng)度Ｌ，提高器件的電流能力。但是必須保證每個(gè)元胞都必須是可靠的，否則一個(gè)元胞的失效就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)器件失效。同時(shí)，為了將外延層底部的耗盡層邊界平滑收斂到鞋表面，提高器件表面的擊穿電壓，必須在元胞區(qū)域的外圍加上終端結(jié)構(gòu)。而對(duì)于同樣尺寸的芯片，元胞的尺寸越小，芯片上并聯(lián)的元胞數(shù)量就越多，導(dǎo)通電阻就越小。VDMOSFET的工作原理功率MOSFET截止時(shí)：Vds為正向電壓，柵極和源極之間的電壓為零，由于P基區(qū)與N漂移區(qū)之間形成的PN結(jié)處于反偏狀態(tài)，所以漏極和源極之間沒有電流流過。功率MOSFET導(dǎo)通時(shí)：Vgs為正向電壓，加在柵極的正電壓會(huì)將P區(qū)中的電子吸引到柵極下的P區(qū)表面，而把P區(qū)中的空穴推開。當(dāng)Vgs大于Vth(開啟電壓)時(shí)，柵極下面P區(qū)表面的電子濃度會(huì)高于空穴濃度，使得P型半導(dǎo)體反型成N型而形成反型層，從而進(jìn)一步形成N溝道使PN結(jié)消失。在漏極和源極之間加上電壓Vds，就會(huì)形成漏源電流Ids。VDMOS的I-V特性1.截止區(qū):

VGS<Vt，VD雖然增大，但沒有形成導(dǎo)電溝道，電流趨近于零2.歐姆區(qū):VGS>Vt，但VD<VGS－Vt，電流隨著電壓的增加而增加3.飽和區(qū):VGS>Vt，但VD≥VGS－Vt，導(dǎo)電溝道被夾斷，ID達(dá)到飽和4.擊穿區(qū):當(dāng)VD≥VBR（漏源擊穿電壓），電流的增加不受限制，空間電荷區(qū)將達(dá)到最大寬度5.準(zhǔn)飽和區(qū):VGS很大時(shí)，ID本身很大，但隨VGS的增大沒有很顯著的增加，這是由VDMOS的寄生JEFT晶體管引起的速度飽和造成6.源漏二極管的正向偏置區(qū):這時(shí)源接正電壓，漏接負(fù)電壓，與源相通的PN結(jié)上加了正向偏置，電流隨電壓的增加而急劇增加VDMOS的主要參數(shù)

1.閾值電壓:使VDMOS溝道反型時(shí)柵上所需加的電壓，與普通MOS器件相類似:Qs/Cox為氧化層承擔(dān)的電壓，Qs為半導(dǎo)體內(nèi)總電荷，Cox為氧化層的特征電容，?b為體電勢(shì)，?ms為柵極與半導(dǎo)體的功函數(shù)差2.跨導(dǎo)(gm)

VDMOS是短溝道器件，有源區(qū)中電場(chǎng)強(qiáng)度足夠強(qiáng)，跨導(dǎo)可用式表示:

跨導(dǎo)是反映柵壓對(duì)漏源電流影響能力的參量，跨導(dǎo)受多個(gè)參數(shù)的制約，如果僅從設(shè)計(jì)角度來說，對(duì)gm影響較大的參量有柵氧厚度和外延層濃度。VDMoS在IGHz時(shí)的跨導(dǎo)特性:三個(gè)階段:上升期、平穩(wěn)期、衰減期上升期時(shí)：柵壓較低，但已經(jīng)高于閉值電壓，溝道己經(jīng)形成，處于線性區(qū)，跨導(dǎo)基本為線性增加平穩(wěn)期：當(dāng)溝道中的載流子速度達(dá)到飽和后，跨導(dǎo)趨于平穩(wěn)衰減期:電流都達(dá)到了飽和值，柵壓的升高失去了對(duì)漏源電流的控制能力，因此跨導(dǎo)開始下降3.直流漏源導(dǎo)通電阻RonRs為源區(qū)歐姆電阻Rch為溝道電阻Racc為柵電極正下方在層上形成的表面電荷積累層電阻Rj為相鄰兩P阱間的電阻Repi為輕摻雜漏區(qū)電阻，占Ron的比例極大RN+為N+層的導(dǎo)通電阻其中Rs、Rn+可以忽略不計(jì)4.VDMOS電容的構(gòu)成主要存在與柵極附近和耗盡層中分為3個(gè)部分:Cgs、Cds、CgdCds是一個(gè)P-N結(jié)電容，它的大小是由耗盡層寬度來決定的Cgs是由3個(gè)部分組成的，即Cgs=cgsP+CgsM+CgsN+,主要取決與設(shè)計(jì)上的介質(zhì)層的厚度Cgd是2個(gè)電容的串聯(lián):但一般的功率VDMOS都不是采用這3個(gè)電容來做參考的，而是用Ciss、Coss、Crss，來作為評(píng)估功率VDMOS器件的電容指標(biāo)。Ciss，Coss和Crss，參數(shù)分別定義為:輸入電容：Ciss=Cgs+Cgd

輸出電容：Coss=Cds+Cgd

反饋電容：Crss=Cgd溫度特性對(duì)VDMOS的影響

MOSFET的典型漏源電阻隨電流變化的特性曲線電阻隨溫度的變化隨溫度的增加，遷移率會(huì)減小，Rch，Repi就會(huì)增加，因而會(huì)限制溝道電流。電阻值增大的同時(shí)，也會(huì)限制電流的變化，為功率半導(dǎo)體提供了穩(wěn)定性?？鐚?dǎo)隨溫度的變化：

溫度增加，gm增加

仍保持其線性度漏端電流隨溫度的變化：在同一柵源電壓下，電流隨溫度的降低而減小，即電流的溫度系數(shù)為負(fù)