超結型MOS管工作原理

1：關端狀態

垂直導電N+區夾在兩邊的P區中間，當MOS關斷時，也就是G極的電壓為0時，橫向形成兩個反向偏置的PN結：P和垂直導電N+、P+和外延epi層N-。柵極下面的的P區不能形成反型層產生導電溝道，左邊P和中間垂直導電N+形成PN結反向偏置，右邊P和中間垂直導電N+形成PN結反向偏置，PN結耗盡層增大，并建立橫向水平電場。

當中間的N+的滲雜濃度和寬度控制得合適，就可以將中間的N+完全耗盡，這樣在中間的N+就沒有自由電荷，相當于本征半導體，中間的橫向電場極高，只有外部電壓大于內部的橫向電場，才能將此區域擊穿，所以，這個區域的耐壓極高，遠大于外延層的耐壓，功率MOSFET管的耐壓主要由外延層來決定。

2：開通狀態

當G極加上驅動電壓時，在G極的表面將積累正電荷，同時，吸引P區的電子到表面，將P區表面空穴中和，在柵極下面形成耗盡層，如圖5示。隨著G極的電壓提高，柵極表面正電荷增強，進一步吸引P區電子到表面，這樣，在G極下面的P型的溝道區中，積累負電荷，形成N型的反型層，同時，由于更多負電荷在P型表面積累，一些負電荷將擴散進入原來完全耗盡的垂直的 N+，橫向的耗盡層越來越減小，橫向的電場也越來越小。G極的電壓進一步提高，P區更寬范圍形成N型的反型層，最后，N+區域回到原來的高滲雜的狀態，這樣，就形成的低導通電阻的電流路徑。另外還有一種介于平面和超結型結構中間的類型，是AOS開發的一種專利結構，雖然電流密度低于超結型，但抗大電流沖擊能力非常優異。

超結型MOS管介紹

降低高壓MOS管導通電阻的原理與方法

1、不同耐壓的MOS管的導通電阻分布。不同耐壓的MOS管，其導通電阻中各部分電阻比例分布也不同。如耐壓30V的MOS管，其外延層電阻僅為總導通電阻的29%，耐壓600V的MOS管的外延層電阻則是總導通電阻的96.5%。由此可以推斷耐壓800V的MOS管的導通電阻將幾乎被外延層電阻占據。欲獲得高阻斷電壓，就必須采用高電阻率的外延層，并增厚。這就是常規高壓MOS管結構所導致的高導通電阻的根本原因。

2、降低高壓MOS管導通電阻的思路。增加管芯面積雖能降低導通電阻，但成本的提高所付出的代價是商業品所不允許的。引入少數載流以上兩種辦法不能降低高壓MOS管的導通電阻，所剩的思路就是如何將阻斷高電壓的低摻雜、高電阻率區域和導電通道的高摻雜、低電阻率分開解決。如除導通時低摻雜的高耐壓外延層對導通電阻只能起增大作用外并無其他用途。這樣，是否可以將導電通道以高摻雜較低電阻率實現，而在MOS管關斷時，設法使這個通道以某種方式夾斷，使整個器件耐壓僅取決于低摻雜的N-外延層。基于這種思想，1988年INFINEON推出內建橫向電場耐壓為600V的COOLMOS管，使這一想法得以實現。內建橫向電場的高壓MOS管的剖面結構及高阻斷電壓低導通電阻的示意圖如圖所示。

與常規MOS管結構不同，內建橫向電場的MOS管嵌入垂直P區將垂直導電區域的N區夾在中間，使MOS管關斷時，垂直的P與N之間建立橫向電場，并且垂直導電區域的N摻雜濃度高于其外延區N-的摻雜濃度。

VGS＜VTH時，由于被電場反型而產生的N型導電溝道不能形成，并且D，S間加正電壓，使MOS管內部PN結反偏形成耗盡層，并將垂直導電的N區耗盡。這個耗盡層具有縱向高阻斷電壓，如圖（b）所示，這時器件的耐壓取決于P與N-的耐壓。因此N-的低摻雜、高電阻率是必需的。

當CGS＞VTH時，被電場反型而產生的N型導電溝道形成。源極區的電子通過導電溝道進入被耗盡的垂直的N區中和正電荷，從而恢復被耗盡的N型特性，因此導電溝道形成。由于垂直N區具有較低的電阻率，因而導通電阻較常規MOS管將明顯降低。

通過以上分析可以看到：阻斷電壓與導通電阻分別在不同的功能區域。將阻斷電壓與導通電阻功能分開，解決了阻斷電壓與導通電阻的矛盾，同時也將阻斷時的表面PN結轉化為掩埋PN結，在相同的N-摻雜濃度時，阻斷電壓還可進一步提高。

這些就是常規MOS管和COOLMOS管即本公司超結MOS管的不同之處，這里我也不過多的說超結MOS管有多好了，因為這兩種MOS管的用途不一樣，可以說是各有千秋啦，尺有所短寸有所長嘛。

超結MOS管產品特征

我們公司設計的超結MOS管是用先進的耐壓原理和有話的設計結構，全新600V-900V系列產品為系統應用提供充足的耐壓余量，簡化系統設計難度，提高系統可靠性。滿足客戶對高耐壓、低導通電阻和高效率超結MOS管的需求。

我們公司超結MOS管的主要特點是:

1：更耐壓偉系統設計和應用提宮更充足余量

2：更低的導通電壓，利于降低導通損耗

3：極低的柵極電荷，提供更快的開關速度

4：同規格下更小的封裝體積，使系統更輕便

5：雪崩能力測試，確保產品質量可靠

MOS管工作原理

MOS管的工作原理(以N溝道增強型MOS場效應管)它是利用VGS來控制“感應電荷”的多少，以改變由這些“感應電荷”形成的導電溝道的狀況，然后達到控制漏極電流的目的。在制造管子時，通過工藝使絕緣層中出現大量正離子，故在交界面的另一側能感應出較多的負電荷，這些負電荷把高滲雜質的N區接通，形成了導電溝道，即使在VGS=0時也有較大的漏極電流ID。當柵極電壓改變時，溝道內被感應的電荷量也改變，導電溝道的寬窄也隨之而變，因而漏極電流ID隨著柵極電壓的變化而變化。（插圖）

MOS管結構

MOSFET管是FET的一種(另一種是JFET)，能夠被制形成加強型或耗盡型，P溝道或N溝道共4品種型，但實踐應用的只要加強型的N溝道MOS管和加強型的P溝道MOS管，所以通常提到NMOS,或者PMOS指的就是這兩種。至于為什么不運用耗盡型的MOS管，不提倡尋根究底。關于這兩種加強型MOS管，比擬常用的是NMOS.緣由是導通電阻小，且容易制造。所以開關電源和馬達驅動的應用中，普通都用NMOS下面的引見中，也多以NMOS為主。

MOS管的三個管腳之間有寄生電容存在，這不是我們需求的，而是由于制造工藝限制產生的。寄生電容的存在使得在設計或選擇驅動電路的時分要費事一些，但沒有方法防止，后邊再細致引見。在MOS管原理圖上能夠看到，漏極和源極之間有一個寄生二極管。這個叫體二極管，在驅動理性負載(如馬達)，這個二極管很重要。順便說一句，體二極管只在單個的MOS管中存在，在集成電路芯片內部通常是沒有的。

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