發布日期：2022-10-09 點擊率：57
基于超級結技術的功率MOSFET已成為高壓開關轉換器領域的業界規范。它們提供更低的RDS(on)，同時具有更少的柵極和和輸出電荷，這有助于在任意給定頻率下保持更高的效率。在超級結MOSFET出現之前，高壓器件的主要設計平臺是基于平面技術。這個時候，有心急的網友就該問了，超級結究竟是何種技術，區別于平面技術，它的優勢在哪里？各位客官莫急，看完這篇文章你就懂了！
平面式高壓MOSFET的結構
圖1顯示了一種傳統平面式高壓MOSFET的簡單結構。平面式MOSFET通常具有高單位芯片面積漏源導通電阻，并伴隨相對更高的漏源電阻。使用高單元密度和大管芯尺寸可實現較低的RDS(on)值。但大單元密度和管芯尺寸還伴隨高柵極和輸出電荷，這會增加開關損耗和成本。另外還存在對于總硅片電阻能夠達到多低的限制。器件的總RDS(on)可表示為通道、epi和襯底三個分量之和：
RDS(on) = Rch + Repi + Rsub
圖1：傳統平面式MOSFET結構
圖2顯示平面式MOSFET情況下構成RDS(on) 的各個分量。對于低壓MOSFET，三個分量是相似的。但隨著額定電壓增加，外延層需要更厚和更輕摻雜，以阻斷高壓。額定電壓每增加一倍，維持相同的RDS(on)所需的面積就增加為原來的五倍以上。對于額定電壓為600V的MOSFET，超過95%的電阻來自外延層。顯然，要想顯著減小RDS(on)的值，就需要找到一種對漂移區進行重摻雜的方法，并大幅減小epi電阻。
圖2：平面式MOSFET的電阻性元件
通常，高壓的功率MOSFET采用平面型結構，其中，厚的低摻雜的N-的外延層，即epi層，用來保證具有足夠的擊穿電壓，低摻雜的N-的epi層的尺寸越厚，耐壓的額定值越大，但是其導通電阻也急劇的增大。導通電阻隨電壓以2.4-2.6次方增長，這樣，就降低的電流的額定值。為了得到一定的導通電阻值，就必須增大硅片的面積，成本隨之增加。如果類似于IGBT引入少數載流子導電，可以降低導通壓降，但是少數載流子的引入會降低工作的開關頻率，并產生關斷的電流拖尾，從而增加開關損耗。
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