V-FET或功率场效应管（MOS管）工作原理知识详解

V-FET或功率场效应管（MOS管）知识

功率(lv)MOS管通常采用V型配置，如图所示。这就(jiu)是为什么该元器(qi)件有(you)时被称为V-MOS管或V-FET。

功(gong)率(lv)MOS场(chang)(chang)效(xiao)应(ying)晶体管(guan)也分(fen)为结型和绝缘(yuan)栅型，但通常主要(yao)指绝缘(yuan)栅型中的MOS型。结型功(gong)率(lv)场(chang)(chang)效(xiao)应(ying)晶体管(guan)一般称(cheng)作(zuo)静电(dian)感应(ying)晶体管(guan)（Static Induction Transistor——SIT）。其特点是用栅极电(dian)压来控(kong)制漏极电(dian)流，驱动电(dian)路简单，需要(yao)的驱动功(gong)率(lv)小(xiao)，开(kai)关速度(du)快，工作(zuo)频(pin)率(lv)高(gao)，热稳定性优于GTR，但其电(dian)流容量(liang)小(xiao)，耐压低，一般只(zhi)适用于功(gong)率(lv)不超过10kW的电(dian)力电(dian)子装置。

功率MOS管工作原理

功(gong)率MOS管(guan)通(tong)常采用V型(xing)配(pei)置，如(ru)图(tu)所示。这就是为什么该器(qi)件有时被称(cheng)为V-MOS管(guan)或V-FET。如(ru)图(tu)所示，V形切口(kou)从(cong)器(qi)件表面穿N +，P和N~层几乎(hu)渗透到N +衬(chen)底(di)。N +层是重(zhong)掺杂的(de)低电阻材料，而N +层是轻掺杂的(de)高电阻区域。二氧化硅介(jie)电层覆盖水平表面和V形切割(ge)表面。绝(jue)缘栅极是在V形切口(kou)中沉积在SiO 2上(shang)的(de)金属膜。源极端子通(tong)过(guo)SiO 2层与(yu)上(shang)N +和P- 层接(jie)触。N +衬(chen)底(di)是器(qi)件的(de)漏(lou)极端子。

V-MOS管是一(yi)个(ge)E模式FET，漏极(ji)(ji)和源(yuan)极(ji)(ji)之(zhi)间不存在(zai)沟(gou)(gou)道，直到栅极(ji)(ji)相对于源(yuan)极(ji)(ji)为正。为使栅极(ji)(ji)相对于源(yuan)极(ji)(ji)为正，在(zai)栅极(ji)(ji)附(fu)近(jin)形(xing)成N型沟(gou)(gou)道，与E-MOS管的(de)情(qing)(qing)况(kuang)一(yi)样。在(zai)这种情(qing)(qing)况(kuang)下，N型沟(gou)(gou)道为电荷(he)载流子在(zai)N +衬(chen)底（即漏极(ji)(ji)）和N +源(yuan)极(ji)(ji)端子之(zhi)间流动提供垂(chui)直路(lu)径。当V GS为零(ling)或负时(shi)，不存在(zai)通道且(qie)漏极(ji)(ji)电流为零(ling)。

增强型(xing)N沟道(dao)功率(lv)场(chang)效应管的漏极(ji)和(he)传输特性与E-MOS管类似，如图2和(he)3所示。随着栅(zha)极(ji)电(dian)压(ya)(ya)的增加(jia)，沟道(dao)电(dian)阻减小(xiao)，因此(ci)(ci)漏极(ji)电(dian)I D增加(jia)。因此(ci)(ci)，可以(yi)通过栅(zha)极(ji)电(dian)压(ya)(ya)控制来控制漏极(ji)电(dian)流(liu)I D，使得对于给定的V GS电(dian)平，I D在宽的V DS电(dian)平范围内保(bao)持相当恒定。

对于任何(he)给定尺寸(cun)的(de)器件，位于V-场效应管(guan)底部（而不是顶部表(biao)面(mian)）的(de)漏极(ji)端(duan)子(zi)可以具(ju)有(you)相当大(da)(da)的(de)面(mian)积(ji)。与在(zai)表(biao)面(mian)具(ju)有(you)漏极(ji)和源极(ji)的(de)场效应管(guan)相比，这允许(xu)更(geng)大(da)(da)的(de)功耗。

在功(gong)率(lv)或(huo)V-MOS管中(zhong)(zhong)，沟道(dao)长度(du)(du)由扩(kuo)(kuo)散(san)过程(cheng)决定，而在其(qi)他MOS管中(zhong)(zhong)，沟道(dao)长度(du)(du)取决于扩(kuo)(kuo)散(san)过程(cheng)中(zhong)(zhong)使用的摄影掩模的尺寸。通过控制掺(chan)杂密(mi)度(du)(du)和扩(kuo)(kuo)散(san)时间，可以产生比通道(dao)长度(du)(du)的掩模控制更(geng)短的通道(dao)。这些(xie)较短的通道(dao)允许更(geng)大的电流(liu)密(mi)度(du)(du)，这再次导致更(geng)大的功(gong)率(lv)耗散(san)。较短的沟道(dao)长度(du)(du)还允许在V-FET中(zhong)(zhong)获得更(geng)大的跨导g m，并且非(fei)常显着地改(gai)善了(le)频率(lv)响应和器件切换(huan)时间。

功率(lv)MOS管的(de)几何(he)结(jie)构中(zhong)的(de)另一个非常重(zhong)要(yao)的(de)因(yin)素(su)是(shi)存在靠近N +衬(chen)底的(de)轻掺(chan)杂N -外延层(ceng)。当V GS为零或负(fu)并且漏(lou)极相(xiang)对(dui)于源极为正时，P层(ceng)和(he)N~层(ceng)之间的(de)结(jie)被反向偏置。结(jie)处(chu)的(de)耗(hao)尽区(qu)深入(ru)N层(ceng)，因(yin)此避免了从漏(lou)极到(dao)源极的(de)穿通。因(yin)此可以应用相(xiang)对(dui)较高(gao)的(de)V DS而没有任何(he)设备故(gu)障的(de)危险。

还提供(gong)P沟道(dao)(dao)V-MOS管(guan)。它们的特(te)性与N沟道(dao)(dao)MOS管(guan)类似，只是电流方向和电压极性相(xiang)反。

联(lian)系方式：邹先生

联系电话：0755-83888366-8022

手机：18123972950

QQ：2880195519

联(lian)系地址：深(shen)圳(zhen)市(shi)福田(tian)区车公(gong)庙天安数码城天吉大厦CD座5C1

请搜微信公(gong)众(zhong)号:“KIA半导(dao)体”或(huo)扫(sao)一扫(sao)下图“关注”官方微信公(gong)众(zhong)号

请(qing)“关注”官(guan)方微信公众(zhong)号:提(ti)供 MOS管 技术帮助