1、第 9 章,MOS功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管,9.1 用作功率放大和開關(guān)的MOS功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管 9.2 MOS功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu) 9.3 DMOS晶體管的擊穿電壓 9.4 DMOS晶體管的二次擊穿 9.5 溫度對(duì)MOS晶體管特性的影響 9.6 習(xí)題, 用作功放及開關(guān)的MOS功率場(chǎng)效應(yīng)管的特性 構(gòu)成MOS功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管的各種結(jié)構(gòu) DMOS晶體管的二次擊穿和溫度對(duì)MOS晶體管特性的影響,9.1 用作功率放大和開關(guān)的MOS功率場(chǎng)效應(yīng)管（略）,9.2 MOS功率FET的結(jié)構(gòu),MOS功率FET具有兩種基本結(jié)構(gòu)：二維結(jié)構(gòu)和三維結(jié)構(gòu)。 二維橫向器件與常規(guī)的MOS晶體管基本相似，只是多有一個(gè)延伸的高電阻漏區(qū)，這

2、種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有助于提高器件的高壓性能。 在三維器件中，則具有一個(gè)縱向的延伸漏區(qū)，通常稱之為漂移區(qū)，漏電極位于片子的底部。這種三維結(jié)構(gòu)可以提高硅片的利用率。,二維橫向結(jié)構(gòu),補(bǔ)償柵MOS晶體管（略）,三維結(jié)構(gòu),橫向DMOS晶體管（LDMOST）,具有縱向漏極的補(bǔ)償柵MOS晶體管（略）,具有縱向漏的DMOS晶體管（VDMOST）,縱向V型槽MOS晶體管（VVMOS） （略）,截角V型槽MOS晶體管（VUMOST） （略）,DMOS的名稱由制造技術(shù)中的雙重?cái)U(kuò)散工藝而得來，它的主要目的是為了克服短溝道和穿通電壓的矛盾。 眾所周知，減小溝道長(zhǎng)度是提高管子頻率特性，獲得高跨導(dǎo)和大增益的重要途徑，但是如果溝道長(zhǎng)

3、度太小，容易引起漏源之間的穿通，即降低了漏結(jié)擊穿電壓。,橫向DMOS晶體管（LDMOST）,圖中用P半導(dǎo)體硅作為襯底材料，然后在其上面外延N區(qū)，P和N雙重?cái)U(kuò)散形成長(zhǎng)度為L(zhǎng)的P型溝道區(qū)，L的值是P區(qū)與N+區(qū)結(jié)深之差，它是易于控制的。 N+漏區(qū)與溝道之間存在著N-外延區(qū)，它使P-N的耗盡區(qū)大部分存在于N區(qū)一邊，從而有效地阻止了穿通效應(yīng)的發(fā)生。L可以做得足夠長(zhǎng)，以達(dá)到擊穿電壓的要求。 缺點(diǎn)：硅面積的利用率較差，其封裝密度均比下面討論的縱向漏結(jié)構(gòu)小。,具有縱向漏的DMOS晶體管（VDMOST）,9.3 DMOS晶體管的擊穿電壓,雪崩擊穿,穿通電壓,9.4 DMOS晶體管的二次擊穿,MOS 功率晶體管廣

4、泛地應(yīng)用在諸如倒相器、電流調(diào)節(jié)器等高壓開關(guān)電路中。當(dāng)器件從導(dǎo)通態(tài)轉(zhuǎn)為截止態(tài)時(shí)，在很短的時(shí)間間隔內(nèi)管子同時(shí)承受滿電流及滿漏極電壓。這一額外的功率往往會(huì)導(dǎo)致二次擊穿。,練習(xí),P150 2，5，7,二次擊穿電壓,vs： 載流子漂移速度 NA： 受主雜質(zhì)濃度 cr： 臨界電場(chǎng)強(qiáng)度（通常取為105V/cm）,提高M(jìn)OS晶體管承受二次擊穿的能力，可采取下列預(yù)防措施： 通過縮短源和體電極來降低寄生晶體管的增益； 采用可接受的較高P區(qū)摻雜濃度； 在滿足跨導(dǎo)及頻率要求的前提下，溝道長(zhǎng)度L盡可能長(zhǎng)些。 若這些措施仍不能避免二次擊穿，那么可以引入合適的漏極電壓箝位器件來加以保護(hù)。,9.5 溫度對(duì)MOS晶體管特性的影響,溫度對(duì)載流子遷移率的影響,隨著溫度的升高，溝道中載流子的有效遷移率將減小，這是因?yàn)楫?dāng)溫度升高時(shí)各種散射機(jī)理均加劇的緣故。 在溫度范圍為-55125內(nèi)，電子及空穴的遷移率與溫度的關(guān)系可表示為,當(dāng)溫度超過125時(shí)，遷移率隨溫度的變化更加明顯，遵從以下關(guān)系,溫度對(duì)閾值電壓的影響,閾值電