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VMOS場效應管的結構、原理與特性

發布時間:2014/1/21 20:04:59 訪問次數:1545

    當MOS管工作在恒流區時,UCC3913DTR管子的耗散功率主要消耗在漏極一端的夾斷區上,并且由于漏極所連接的區域(稱為漏區)不大,無法散發很多的熱量,所以MOS管不能承受較大功率。VMOS管從結構上較好地解決了散熱問題,故可制成大功率管,圖8-10所示為N溝道增強型VMOS管的結構示意圖。


    圖8-10 N溝道增強型VMOS管的結構示意圖

     VMOS以高摻雜N+區為襯底,上面外延低摻雜N區,共同作為漏區,引出漏極。在外延層N區上又形成一層P區,并在P區之上制成高摻雜的N+區。從上面俯視VMOS管P區與N+區,可以看到它們均為環狀區,所引出的電極為源極。中間是腐蝕而成的V型槽,其上生長一層絕緣層,并覆蓋一層金屬,作為柵極。VMOS管因存在V型槽而得名。

   在柵一源電壓Ucs大于開啟電壓UT時,在P區靠近V型槽氧化層表面所形成的反型層與下邊N區相接,形成垂直的導電溝道,見圖8-10所標注。當漏一源間外加正電壓時,自由電子將沿溝道從源極流向N型外延層、N+區襯底到漏極,形成從漏極到源極的電流fD。

   VMOS管的漏區散熱面積大,便于安裝散熱器,耗散功率最大可達千瓦以上;此外,其漏一源擊穿電壓高,上限工作頻率高,而且當漏極電流大于某值(如500mA)時,fD與Ucs基本呈線性關系。

     上述各類型場效應管以N溝道為例分析,應注意的是各類場效應管都有N溝道和P溝道。P溝道MOS場效應簪也可分為增強型和耗盡型兩種,它與N溝道場效應管的原理相同,只是在使用時,Ucs、UDS的極性與N溝道相反。

     應當指出,大部分MOS管襯底與源極相連,如果MOS管的襯底不與源極相連,則襯一源之間電壓UBS必須保證襯一源間的PN結反向偏置,因此,N溝道管的UBS應小于零,而P溝道管的UBS應大于零。此時導電溝道寬度將受UCS和UBS的雙重控制,UBS使開啟電壓或夾斷電壓的數值增大。比較而言,N溝道管受UBS的影響更大些。




    當MOS管工作在恒流區時,UCC3913DTR管子的耗散功率主要消耗在漏極一端的夾斷區上,并且由于漏極所連接的區域(稱為漏區)不大,無法散發很多的熱量,所以MOS管不能承受較大功率。VMOS管從結構上較好地解決了散熱問題,故可制成大功率管,圖8-10所示為N溝道增強型VMOS管的結構示意圖。


    圖8-10 N溝道增強型VMOS管的結構示意圖

     VMOS以高摻雜N+區為襯底,上面外延低摻雜N區,共同作為漏區,引出漏極。在外延層N區上又形成一層P區,并在P區之上制成高摻雜的N+區。從上面俯視VMOS管P區與N+區,可以看到它們均為環狀區,所引出的電極為源極。中間是腐蝕而成的V型槽,其上生長一層絕緣層,并覆蓋一層金屬,作為柵極。VMOS管因存在V型槽而得名。

   在柵一源電壓Ucs大于開啟電壓UT時,在P區靠近V型槽氧化層表面所形成的反型層與下邊N區相接,形成垂直的導電溝道,見圖8-10所標注。當漏一源間外加正電壓時,自由電子將沿溝道從源極流向N型外延層、N+區襯底到漏極,形成從漏極到源極的電流fD。

   VMOS管的漏區散熱面積大,便于安裝散熱器,耗散功率最大可達千瓦以上;此外,其漏一源擊穿電壓高,上限工作頻率高,而且當漏極電流大于某值(如500mA)時,fD與Ucs基本呈線性關系。

     上述各類型場效應管以N溝道為例分析,應注意的是各類場效應管都有N溝道和P溝道。P溝道MOS場效應簪也可分為增強型和耗盡型兩種,它與N溝道場效應管的原理相同,只是在使用時,Ucs、UDS的極性與N溝道相反。

     應當指出,大部分MOS管襯底與源極相連,如果MOS管的襯底不與源極相連,則襯一源之間電壓UBS必須保證襯一源間的PN結反向偏置,因此,N溝道管的UBS應小于零,而P溝道管的UBS應大于零。此時導電溝道寬度將受UCS和UBS的雙重控制,UBS使開啟電壓或夾斷電壓的數值增大。比較而言,N溝道管受UBS的影響更大些。




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