微电子器件（4-9）功率垂直型双扩散场效应晶体管.pptx

4.9功率垂直型双扩散场效应晶体管功率半导体器件或称电力电子器件是指能处理高电压、大电流的半导体器件，它是电力电子技术中对电能进行控制和转换中最为关键的元件。4.9.1VDMOS器件为了提高电流密度，可使双扩散D-MOSFET电子从表面沟道出来后不再沿着横向流动，而是沿着纵向向下流动，再经过一段很长的轻掺杂区最终到达漏区。这样不仅节约了面积，又能承受所需的反向电压。这种器件称为功率垂直型双扩散场效应晶体管（简称为VDMOS）

外加电压VDS就是雪崩击穿电压VBn-漂移区厚度W愈大，或者电场线的斜率愈小，则VB愈高。当VDMOS导通时，电子从n-漂移区的顶部往下流，电子在电场下作漂移运动。显然，单位面积下漂移区的电阻(一般称为比导通电阻)为Ron=W/(qμDND)若要导通时的电阻低，则掺杂浓度ND要大且漂移区厚度W要小，这恰好导致VB下降。Ron与VB的存在“硅极限”关系：Ron=0.83×10-8×VB2.5(Ω·cm2)???

4.9.2超结VDMOS器件一超结—在耐压区体内引入异型的固定电荷（PN柱），以降低峰值电场的方法。N柱区中的每个电离施主的正电荷产生的电通量，几乎都被其近旁的P柱区中的电离受主的负电荷所吸收，意即其电力线横向流走了。可以增加P和N柱区的施主剂量。由于互相补偿的关系，对纵向来说，耐压层就可粗略地认为是一个本征型。但是微观来说，每区的掺杂剂量甚高，因此导通时n柱区的电导率很大，这使得Ron与VB的矛盾大大减缓。

4.9.3常规与超结VDMOS器件的电流电压关系的比较相同击穿电压下，超结结构的比导通电阻Ron?=?5.3mW·cm2，而对通常的耐压区，Ron?=?62mW·cm2，比超结结构的大了10多倍。。在VDS=150V及VGS=8V时，超结VDMOS的单位线宽的电流密度JD为2.1×10-4A/?m，而常规VDMOS结构比它小了约8倍。普通结构的VDMOS还存在一个像二次击穿的负阻区(折回现象)，超结结构则无此现象。