电子科技大学功率器件和功率集成电路（VDMOS）.ppt

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1、功率器件及功率集成电路功率MOS器件－VDMOS1电子科技大学方健副教授DMOSMOS型器件的优点：SDGBCE不导电欧姆接触，要导电MOS：电压控制器件；BJT：电流控制器件多子导电，速度快少子导电，速度慢2电子科技大学方健副教授功率MOS、BJT、IGBT的比较参数BJT功率MOSIGBT输入阻抗电流增益开关频率导通电阻关断电阻电容量坚固性成本最大工作温度103～105Ω10～10020～80KHz低高高（1200V）良中150°C108～1011Ω102～103100～500KHz高高中（500V）优高200°C108～1011

2、Ω极高中高低高高（1200V）优高150°C3电子科技大学方健副教授问世生长成熟饱和衰退淘汰Ge管齐纳二极管晶闸管小信号晶体管BJT双向可控晶闸管射频功率管肖特基快恢复二极管功率MOSIGBTMCT、EST、BRT4电子科技大学方健副教授问世生长成熟饱和衰退淘汰Ge管齐纳二极管晶闸管小信号晶体管BJT双向可控晶闸管射频功率管肖特基快恢复二极管功率MOSIGBTMCT、EST、BRT5电子科技大学方健副教授DMOSDoubleDiffusion（双扩散）MOSFET（金属氧化物场效应晶体管）双扩散金属氧化物场效应晶体管6电子科技大学方健

3、副教授7电子科技大学方健副教授LsdgVLsdgV8电子科技大学方健副教授LsdgVLsdgV9电子科技大学方健副教授LsgdVdVdV10电子科技大学方健副教授LsgdV耐压问题IV特性3.导通电阻4.阈值电压5.Cell图形6.终端问题11电子科技大学方健副教授1.耐压问题LsgdVpiN+W12电子科技大学方健副教授101001000100001014101510161017100101000NDWVBR13电子科技大学方健副教授作业21.如果ND=1×1015,W=10μm,计算此时的DMOS的击穿电压.其中EC=2.5×10

4、5V/cm解答提示:2.对于PIN结构,如果N=1×1016,L=30μm,EC=2.5×105V/cm.反偏时器件会发生穿通吗?请定量加以说明.并画出N区内的电场分布和电势分布P+NN+L14电子科技大学方健副教授作业1(续)3.试推导出当耐压为V,导通电阻ρW最小时n区浓度ND和n区宽度W的值.解答提示:15电子科技大学方健副教授2IV特性16电子科技大学方健副教授VD线性区饱和区饱和电压IV17电子科技大学方健副教授影响IV特性的因素有效沟道长度----沟道长度调制效应高场迁移率准饱和区现象18电子科技大学方健副教

5、授NNPVDMOS有效沟道长度LLeff19电子科技大学方健副教授NNPVDNDMOS有效沟道长度LeffL20电子科技大学方健副教授νE载流子漂移速度和电场的关系Eμ载流子迁移率和电场的关系高场迁移率低场低场高场高场νs21电子科技大学方健副教授跨导:定义IVΔIDVg1Vg2未出现速度饱和的情况:出现速度饱和的情况:22电子科技大学方健副教授VgIDVggm23电子科技大学方健副教授sgsg24电子科技大学方健副教授IV25电子科技大学方健副教授3.阈值电压NNPNxyNAxyNA因此DMOS的阈值电压与普通MOS的阈值电压是有差

6、别的!!!26电子科技大学方健副教授MOS结构的基本阈值电压公式27电子科技大学方健副教授DMOS的阈值电压计算由于pwell区的表面浓度不均匀。所以在计算DMOS的阈值电压时应取沟道区的最高浓度加以计算。NAMAX28电子科技大学方健副教授4.Cell图形比较不同cell图形的优劣29电子科技大学方健副教授5.导通电阻Rch:沟道电阻Ra:表面积累区电阻Rj：颈部电阻Repi:漂移区电阻sgdV如何求上述电阻的值?IV30电子科技大学方健副教授sgsg31电子科技大学方健副教授Rch沟道电阻Ref：1980SunPlammer，ED

7、－28,No.2p15632电子科技大学方健副教授Ra表面积累区电阻模型条形图形元胞图形33电子科技大学方健副教授Rj颈部电阻条形图形元胞图形34电子科技大学方健副教授Repi漂移区电阻条形图形元胞图形35电子科技大学方健副教授6.终端问题V平行平面结非平行平面结平行平面结的耐压>非平行平面结耐压36电子科技大学方健副教授常见的终端技术场限环场板浮空场板VLD(横向变掺杂)37电子科技大学方健副教授1.场限环ppp38电子科技大学方健副教授pppECS1S2S2>S1所以耐压得到提高39电子科技大学方健副教授2.场板p40电子科技大学

8、方健副教授p41电子科技大学方健副教授p场板设计的关键参数:1.浓度2.场板的长度3.氧化层的厚度42电子科技大学方健副教授电阻场板p43电子科技大学方健副教授3.浮空场板p44电子科技大学方健副教授4.场板+浮空场板+