半导体器件物理 教学课件 作者 顾晓清 王广发 九.ppt

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1、第9章MOS功率场效应晶体管9.1用作功率放大和开关的MOS功率场效应晶体管9.2MOS功率场效应晶体管的结构9.3DMOS晶体管的击穿电压9.4DMOS晶体管的二次击穿9.5温度对MOS晶体管特性的影响9.6习题●——本章重点用作功放及开关的MOS功率场效应管的特性构成MOS功率场效应晶体管的各种结构DMOS晶体管的二次击穿和温度对MOS晶体管特性的影响9.1用作功率放大和开关的MOS功率场效应管（略）9.2MOS功率FET的结构MOS功率FET具有两种基本结构：二维结构和三维结构。二维横向器件与常规的MOS晶体管基本相似，只是多有一个延伸的高电阻漏

2、区，这种结构特点有助于提高器件的高压性能。在三维器件中，则具有一个纵向的延伸漏区，通常称之为漂移区，漏电极位于片子的底部。这种三维结构可以提高硅片的利用率。二维横向结构补偿栅MOS晶体管（略）三维结构横向DMOS晶体管（LDMOST）具有纵向漏极的补偿栅MOS晶体管（略）具有纵向漏的DMOS晶体管（VDMOST）纵向V型槽MOS晶体管（VVMOS）（略）截角V型槽MOS晶体管（VUMOST）（略）DMOS的名称由制造技术中的双重扩散工艺而得来，它的主要目的是为了克服短沟道和穿通电压的矛盾。众所周知，减小沟道长度是提高管子频率特性，获得高跨导和大增益的重要途径

3、，但是如果沟道长度太小，容易引起漏源之间的穿通，即降低了漏结击穿电压。横向DMOS晶体管（LDMOST）图中用P－半导体硅作为衬底材料，然后在其上面外延N－区，P和N＋双重扩散形成长度为L的P型沟道区，L的值是P区与N+区结深之差，它是易于控制的。N+漏区与沟道之间存在着N-外延区，它使P－N－的耗尽区大部分存在于N－区一边，从而有效地阻止了穿通效应的发生。L’可以做得足够长，以达到击穿电压的要求。缺点：硅面积的利用率较差，其封装密度均比下面讨论的纵向漏结构小。具有纵向漏的DMOS晶体管（VDMOST）9.3DMOS晶体管的击穿电压雪崩击穿穿通电压9.4DM

4、OS晶体管的二次击穿MOS功率晶体管广泛地应用在诸如倒相器、电流调节器等高压开关电路中。当器件从导通态转为截止态时，在很短的时间间隔内管子同时承受满电流及满漏极电压。这一额外的功率往往会导致二次击穿。二次击穿电压vs：载流子漂移速度NA：施主杂质浓度εcr：临界电场强度（通常取为105V/cm）提高MOS晶体管承受二次击穿的能力，可采取下列预防措施：通过缩短源和体电极来降低寄生晶体管的增益；采用可接受的较高P区掺杂浓度；在满足跨导及频率要求的前提下，沟道长度L尽可能长些。若这些措施仍不能避免二次击穿，那么可以引入合适的漏极电压箝位器件来加以保护。9.5温度对

5、MOS晶体管特性的影响温度对载流子迁移率的影响随着温度的升高，沟道中载流子的有效迁移率将减小，这是因为当温度升高时各种散射机理均加剧的缘故。在温度范围为-55℃~125℃内，电子及空穴的迁移率与温度的关系可表示为当温度超过125℃时，迁移率随温度的变化更加明显，遵从以下关系温度对阈值电压的影响阈值电压随温度升高而下降，且重掺杂器件的这种变化比轻掺杂器件更为灵敏。温度对漏－源电流、跨导及导通电阻的影响（略）练习P150