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功率MOSFET結(jié)構(gòu)和基本特性解析

嘉峪檢測網(wǎng) 2025-12-09 09:25

PART01、功率MOSFET結(jié)構(gòu)

1）橫向MOSFET結(jié)構(gòu)

普通橫向MOSFET，不利于耐壓的提高（易造成溝道穿通），不適合制作功率器件。

普通MOSFET結(jié)構(gòu)

LDMOSFET，解決了易溝道穿通的問題，但仍不適合制作功率器件，因為表面利用率低。但可作為集成電路中的高壓MOSFET。

LDMOS結(jié)構(gòu)

2）垂直MOSFET結(jié)構(gòu)

功率MOSFET起始于V-MOSFET，但由于氫氧化鉀腐蝕工藝和V形槽尖端的電場集中使其仍不適合制作功率MOSFET的制作。

V-MOSFET

VD-MOSFET，解決了V-MOSFET的問題，但存在JFET電阻，仍有待發(fā)展。

VD-MOSFET

U-MOSFET消除了JFET電阻，有效降低了低耐壓器件的導(dǎo)通電阻，但對高耐壓器件導(dǎo)通電阻的降低有限。

UMOSFET

超級結(jié)MOSFET通過電荷耦合效應(yīng)，改善了電場分布，通過降低芯片厚度實現(xiàn)高壓器件導(dǎo)通電阻的降低。

超級結(jié)MOSFET

PART02、功率MOSFET的基本特性

無論V-MOSFET，VD-MOSFET，U-MOSFET哪一種結(jié)構(gòu)，源和漏之間都包含了兩個背靠背的PN結(jié)，但源和P基區(qū)之間的PN結(jié)被短路了，因此，功率MOSFET只在第一象限能承受高耐壓，在第三象限為正偏PN結(jié)特性。以VDMOSFET為例討論其特性。

1）漏極電壓較小時的I-V特性

當(dāng)柵電壓較小時，其V-I特性為一個受控于柵壓的電阻特性。隨著柵壓的增加，柵壓對電阻的控制能力減弱。

當(dāng)柵壓較小時，導(dǎo)通電阻以溝道電阻為主，受控于柵壓。當(dāng)柵壓較大時，溝道電阻以漂移區(qū)電阻為主，不受柵壓控制?？傠娮璨浑S柵壓增加而減小。

2）漏極電壓較大時的I-V特性

功率MOSFET的漏源電壓為負(fù)時，呈現(xiàn)的是二極管的正向特性。如果同時在柵極施加正柵壓大于閾值電壓時，即使漏源電壓小于pn結(jié)開啟電壓，也有漏電流出現(xiàn)，且隨著柵壓增加而增加?？捎糜谕秸?。

PART03、超級結(jié)MOSFET的基本特性

超級結(jié) MOSFET 的核心價值是 “在中高壓領(lǐng)域打破傳統(tǒng) MOSFET 的硅極限”，通過結(jié)構(gòu)創(chuàng)新實現(xiàn)了 “高壓耐壓” 與 “低導(dǎo)通損耗” 的兼顧，同時保持快開關(guān)速度，成為中高頻中高壓電力電子系統(tǒng)的主流選擇，也是傳統(tǒng)硅基器件向?qū)捊麕骷^渡的重要橋梁。

特性參數(shù)	傳統(tǒng)高壓 MOSFET	超級結(jié) MOSFET（SJ-MOSFET）	高壓 IGBT
擊穿電壓（BV）	600V~1500V	600V~1700V	600V~6500V（更高耐壓）
導(dǎo)通電阻（R??）	大（幾百 mΩ）	小（幾十 mΩ）	中等（需考慮飽和壓降）
開關(guān)速度	中等	快（幾十 ns）	慢（幾百 ns，高頻損耗大）
開關(guān)損耗	大	小	大（不適合高頻）
適用頻率	<100kHz	100kHz~500kHz	<50kHz（中低頻）
核心優(yōu)勢	成本低	高壓、低阻、高頻平衡	超高耐壓、大電流
典型應(yīng)用	低壓小功率電源	中高壓高頻電源、光伏逆變器	高壓變頻器、新能源汽車主驅(qū)

注：部分資料信息來自網(wǎng)絡(luò)，侵刪。

來源：Internet

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