西安高壓P管MOSFET

來源: 發(fā)布時(shí)間:2022-06-05

MOS電容的特性決定了MOSFET的操作特性,但是一個(gè)完整的MOSFET結(jié)構(gòu)還需要一個(gè)提供多數(shù)載流子(majority carrier)的源極以及接受這些多數(shù)載流子的漏極。當(dāng)一個(gè)電壓施加在MOS電容的兩端時(shí),半導(dǎo)體的電荷分布也會(huì)跟著改變。考慮一個(gè)P型的半導(dǎo)體(空穴濃度為NA)形成的MOS電容,當(dāng)一個(gè)正的電壓VGB施加在柵極與基極端時(shí),空穴的濃度會(huì)減少,電子的濃度會(huì)增加。當(dāng)VGB夠強(qiáng)時(shí),接近柵極端的電子濃度會(huì)超過空穴。這個(gè)在P型半導(dǎo)體中,電子濃度(帶負(fù)電荷)超過空穴(帶正電荷)濃度的區(qū)域,便是所謂的反轉(zhuǎn)層(inversion layer)。采用MOSFET實(shí)現(xiàn)模擬電路不但可以滿足規(guī)格上的需求,還可以有效縮小芯片的面積,降低生產(chǎn)成本。西安高壓P管MOSFET

MOSFET參數(shù):Vgs,柵源極較大驅(qū)動(dòng)電壓,這也是MOSFET的一個(gè)極限參數(shù),表示MOSFET所能承受的較大驅(qū)動(dòng)電壓,一旦驅(qū)動(dòng)電壓超過這個(gè)極限值,即使在極短的時(shí)間內(nèi)也會(huì)對(duì)柵極氧化層產(chǎn)生長(zhǎng)久性傷害。一般來說,只要驅(qū)動(dòng)電壓不超過極限,就不會(huì)有問題。但是,某些特殊場(chǎng)合,因?yàn)榧纳鷧?shù)的存在,會(huì)對(duì)Vgs電壓產(chǎn)生不可預(yù)料的影響,需要格外注意。SOA,安全工作區(qū),每種MOSFET都會(huì)給出其安全工作區(qū)域,不同雙極型晶體管,功率MOSFET不會(huì)表現(xiàn)出二次擊穿,因此安全運(yùn)行區(qū)域只簡(jiǎn)單從導(dǎo)致結(jié)溫達(dá)到較大允許值時(shí)的耗散功率定義。南通低壓N+NMOSFET失效分析MOSFET在數(shù)字信號(hào)處理上主要的成功來自CMOS邏輯電路的發(fā)明。

功率MOSFET的工作原理:截止:漏源極間加正電源,柵源極間電壓為零。P基區(qū)與N漂移區(qū)之間形成的PN結(jié)J1反偏,漏源極之間無電流流過。導(dǎo)電:在柵源極間加正電壓UGS,柵極是絕緣的,所以不會(huì)有柵極電流流過。但柵極的正電壓會(huì)將其下面P區(qū)中的空穴推開,而將P區(qū)中的少子—電子吸引到柵極下面的P區(qū)表面,當(dāng)UGS大于UT(開啟電壓或閾值電壓)時(shí),柵極下P區(qū)表面的電子濃度將超過空穴濃度,使P型半導(dǎo)體反型成N型而成為反型層,該反型層形成N溝道而使PN結(jié)J1消失,漏極和源極導(dǎo)電。值得一提的是采用平面式結(jié)構(gòu)的功率MOSFET也并非不存在,這類元件主要用在高級(jí)的音響放大器中。平面式的功率MOSFET在飽和區(qū)的特性比垂直結(jié)構(gòu)的MOSFET更好。垂直式功率MOSFET則取其導(dǎo)通電阻(turn-on resistance)非常小的優(yōu)點(diǎn),多半用來做開關(guān)切換之用。

降低高壓MOSFET導(dǎo)通電阻的原因:不同耐壓的MOSFET,其導(dǎo)通電阻中各部分電阻比例分布也不同。如耐壓30V的MOSFET,其外延層電阻至少為 總導(dǎo)通電阻的29%,耐壓600V的MOSFET的外延層電阻則是總導(dǎo)通電阻的96.5%。由此可以推斷耐壓800V的MOSFET的導(dǎo)通電阻將幾乎被外 延層電阻占據(jù)。欲獲得高阻斷電壓,就必須采用高電阻率的外延層,并增厚。這就是常規(guī)高壓MOSFET結(jié)構(gòu)所導(dǎo)致的高導(dǎo)通電阻的根本原因。增加管芯面積雖能降低導(dǎo)通電阻,但成本的提高所付出的代價(jià)是商業(yè)品所不允許的。引入少數(shù)載流子導(dǎo)電雖能降低導(dǎo)通壓降,但付出的代價(jià)是開關(guān)速度的降低并出現(xiàn)拖尾電流,開關(guān)損耗增加,失去了MOSFET的高速的優(yōu)點(diǎn)。MOSFET里的氧化層位于其通道上方。

功率MOSFET的基本特性:漏極電流ID和柵源間電壓UGS的關(guān)系稱為MOSFET的轉(zhuǎn)移特性,ID較大時(shí),ID與UGS的關(guān)系近似線性,曲線的斜率定義為跨導(dǎo)Gfs。MOSFET的漏極伏安特性(輸出特性):截止區(qū)(對(duì)應(yīng)于GTR的截止區(qū));飽和區(qū)(對(duì)應(yīng)于GTR的放大區(qū));非飽和區(qū)(對(duì)應(yīng)于GTR的飽和區(qū))。電力 MOSFET工作在開關(guān)狀態(tài),即在截止區(qū)和非飽和區(qū)之間來回轉(zhuǎn)換。電力MOSFET漏源極之間有寄生二極管,漏源極間加反向電壓時(shí)器件導(dǎo)通。電力 MOSFET的通態(tài)電阻具有正溫度系數(shù),對(duì)器件并聯(lián)時(shí)的均流有利。理論上MOSFET的柵極應(yīng)該盡可能選擇電性良好的導(dǎo)體。太倉(cāng)P-CHANNELMOSFET

Eoss,輸出容能量,表示輸出電容Coss在MOSFET存儲(chǔ)的能量大小。西安高壓P管MOSFET

MOSFET常常用在頻率較高的場(chǎng)合。開關(guān)損耗在頻率提高時(shí)愈來愈占主要位置。降低柵電荷,可有效降低開關(guān)損耗。為了降低柵電荷,從減小電容的角度很容易理解在制造上應(yīng)采取的措施。為減小電容,增加絕緣層厚度(在這兒是增加氧化層厚度)當(dāng)然是措施之一。減低電容板一側(cè)的所需電荷(現(xiàn)在是降低溝道區(qū)的攙雜濃度)也是一個(gè)相似的措施。此外,就需要縮小電容板的面積,這也就是要減小柵極面積??s小原胞面積增加原胞密度從單個(gè)原胞來看,似乎可以縮小多晶層的寬度,但從整體來講,其總的柵極覆蓋面積實(shí)際上是增加的。從這一點(diǎn)來看,增加原胞密度和減小電容有一定的矛盾。西安高壓P管MOSFET

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