Cool MOSFET与的其他MOSFET的区别.doc

Cool MOSFET与的其他MOSFET的区别MOSFET的发展大致分为三个阶段，第一个阶段是采用平面水平沟道的MOSFET，第二个阶段是垂直导电型MOSFET（VMOSFET），第三个阶段是沟道式栅极MOSFET和Cool MOSFET。1结构上的区别平面水平沟道的MOSFET的结构如图1所示。图1 平面水平沟道的MOSFET它的源极S、漏极D和栅极G都处在硅单晶的同一侧，当栅极处于适当正电位时，其二氧化硅层下面的晶体表面区由P型变为N型（反型层），形成N型导电沟道。平面水平沟道的MOSFET在LSI（大规模集成电路）里得到了广泛的应用。MOSFET的理论里，要得到大的功率处理能力，要求有很高的沟道宽长比W/L，而平面水平沟道的MOSFET的沟道长L不能太小，因此只能增大芯片面积，这很不经济。所以其一直停留在几十伏电压，几十毫安电流的水平。平面水平沟道的MOSFET的大功率处理能力的低下促使了垂直导电型MOSFET（VMOSFET）的出现，VMOSFET分为VVMOSFET和VDMOSFET两种结构，比较常用的是VDMOSFET，其结构如图2、3所示。图2 VVMOSFET结构图图3 VDMOSFET结构图VVMOSFET是利用V型槽来实现垂直导电的，当Vgs大于0时，在V型槽外壁与硅表面接触的地方形成一个电场，P区和N区域的电子受到吸引，当Vgs足够大时，就会形成N型导电沟道，使漏源极之间有电流流过。VDMOSFET的栅极结构为平面式，当Vgs足够大时，两个源极之间会形成N型导电沟道，使漏源极之间有电流流过。VDMOSFET比VVMOSFET更易获得高的耐压和极限频率，因此在大功率场合得到更多应用，我们在整流模块中常用的MOSFET都是VDMOSFET。在高截止电压的VDMOSFET中，通态电阻的95由N外延区的电阻决定。因此，为了降低通态电阻，人们想了种种办法来降低N外延区的电阻，有两种方法得到应用，这就是沟道式栅极MOSFET和Cool MOSFET，它们的结构分别如图4、5所示。图4 沟道式栅极MOSFET结构图沟道式栅极MOSFET是将VDMOSFET中的“T”导电通路缩短为两条平行的垂直型导电通路，从而降低通态电阻。图5 Cool MOSFET结构图Cool MOSFET则是两个垂直P井条之间的垂直高掺杂N扩散区域为电子提供了低阻通路，从而降低通态电阻。较低浓度的两个垂直P井条主要是为了耐压而设计的。Cool MOSFET的通态电阻为普通的VDMOSFET的1/5，开关损耗因此减为普通的VDMOSFET的1/2，但是Cool MOSFET固有的反向恢复特性的动态特性不佳。2主要电气性能比较Cool MOSFET和其他MOSFET种类繁多，为了能有一个直观的印象，现对SPP20N60CFD（Cool MOSFET）、IRFP460LC、IRFPC60LC、IXFH40N50进行主要电气性能比较，见表1。SPP20N60CFDIRFP460LCIRFPC60LCIXFH40N50PolarityNVDS (max)600 VRDS (on) (max)0.19 OhmID (max)20.7 AIDpuls (max)52 APtot (max)208 WVGS(th) (min)3 VVGS(th) (max)5 VCiss(typ)Crss(typ)Coss(typ)Qg (typ)95 nCRthJC (max)0.6 K/WPackageTO220-3表1 SPP20N60CFD、IRFP460LC、IRFPC60LC、IXFH40N50主要电气性能比较从表1可以看出，Cool MOSFET的优点是：1、通态电阻小，通态损耗小 2、同等功率下封装小，有利于电源小型化 3、栅极开启电压限高，抗干扰能力强 4、栅极电荷小，驱动功率小 5、节电容小，开关损耗小。Cool MOSFET的缺点是：1、热阻大，同等耗散功率下温升高 2、能通过的直流电流和脉冲电流小。3主要电气性能差异的原因Cool MOSFET和其他MOSFET主要电气性能上的差异是由它