MOSFET基本結(jié)構(gòu)
信息來(lái)源：本站 日期：2017-05-22
由于在柵極與半導(dǎo)體之間有絕緣二氧化硅的關(guān)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(yīng)用相當(dāng)引人注目，因?yàn)楦咻斎胱杩沟年P(guān)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，需要復(fù)雜的輸入驅(qū)動(dòng)電路．此外，功率MOSFET的開(kāi)關(guān)速度也比功率雙極型器件快很多，這是因?yàn)樵陉P(guān)閉的過(guò)程中，MOS的單一載流子工作特性并不會(huì)有少數(shù)載流子儲(chǔ)存或復(fù)合的問(wèn)題，
圖6.43為三個(gè)基本的功率MOSFET結(jié)構(gòu)．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(jié)構(gòu)．垂直結(jié)構(gòu)有大的溝道寬度以及可降低柵極附近電場(chǎng)擁擠的優(yōu)點(diǎn)．這些特性在高功率的應(yīng)用上非常重要．
圖6.43(a)為有V型溝槽外型柵極的V-MOSFET，V型溝槽可通過(guò)KOH溶液濕法刻蝕來(lái)形成．當(dāng)柵極電壓大于閾值電壓時(shí)，沿著V型溝槽邊緣將感應(yīng)出反型的溝道，并在源極與漏極之間形成一導(dǎo)電的溝道．V-MOSFET發(fā)展的主要限制在于其相關(guān)的工藝控制.V型溝槽尖端的強(qiáng)電場(chǎng)可能會(huì)造成該處電流擁擠，進(jìn)而造成器件特性的退化，
圖6.43 (b)為U-MOSFET的剖面圖，與V-MOSFET非常相似.U型溝槽是通過(guò)反應(yīng)離子刻蝕來(lái)形成，且其底部角落的電場(chǎng)大體上比V型溝槽的尖端小很多．另一種功率MOSFET為D-MOSFET，如圖6.43(c)所示．柵極做在上表面處，并充作后續(xù)雙重?cái)U(kuò)散工藝的掩模版．雙重?cái)U(kuò)散工藝（此即稱(chēng)之為D-MOSFET的理由）用來(lái)形成p基極以及n+源極等部位．D-MOSFET的優(yōu)點(diǎn)在于其跨過(guò)p基極區(qū)域的短暫漂移時(shí)間以及可避免轉(zhuǎn)角的大電場(chǎng)，
此三種功率MOSFET結(jié)構(gòu)在漏極區(qū)都有一個(gè)n一的漂移區(qū)，n一漂移區(qū)的摻雜濃度比p基極區(qū)小，所以當(dāng)一正電壓施加于漏極上時(shí)，漏極/p基極結(jié)被反向偏壓，大部分的耗盡區(qū)寬度將跨過(guò)n一漂移區(qū)，因此n一漂移區(qū)的摻雜濃度及寬度是計(jì)算漏極支撐電壓的一個(gè)重要參數(shù)．另一方面，功率MOSFET結(jié)構(gòu)中存有…寄生的n-p-n-n+器件．
為了避免雙極型晶體管在功率MOSFET工作時(shí)動(dòng)作．需將p基極與ni源極（發(fā)射極）之間短路，如圖6. 43所示，如此可使p基極維持在一固定電壓．
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