功率 MOSFET类别 N沟道增强型功率MOSFET结构

功率 mosfet 已成为广泛功率转换应用中主开关器件的标准选择。它们是没有少数载流子注入的多数载流子器件,在开关功率损耗占主导地位的高频应用中优于功率双极结晶体管 (bjt) 和绝缘栅双极晶体管 (igbt)。它们可以并联,因为正向电压随温度升高而下降,从而确保所有组件之间的电流分布均匀。功率mosfet的主要类别有:
n 沟道增强型功率 mosfet p 沟道增强型功率 mosfet n 沟道耗尽型功率 mosfet n 沟道增强模式最常用于电源开关电路,因为与 p 沟道器件相比,它的导通电阻低。n 沟道耗尽型功率 mosfet 与增强型功率 mosfet 的不同之处在于它通常在 0v 栅极偏置时导通,并且需要负栅极偏置来阻止电流。
垂直 dmos 结构
具有四层 n+pn-n+ 结构的简化垂直 dmos 功率 mosfet 称为 n 沟道增强型功率 mosfet,如图 1 所示。正栅极电压 (vgs),高于栅极阈值电平 (vgs(th )) 将在栅极氧化层下方创建一个 n 型反型沟道,将源极连接到漏极并允许电流流动。栅极阈值电压定义为在栅极氧化层下创建 n 型反型沟道所需的最小栅极偏压。功率 mosfet 具有寄生 bjt 和本征体二极管作为其结构的组成部分,如图 1 所示。
图 1 n 沟道增强型功率 mosfet 结构 [2]
内在成分
寄生 bjt:
功率 mosfet 有一个寄生 bjt 作为其结构的组成部分,如图 1 所示。体区作为基极,源极作为发射极,漏极作为集电极。通过使基极电位尽可能接近发射极电位来保持 bjt 始终关闭非常重要。这是通过将 mosfet 的主体和源极部分短路来实现的。否则,基极上的电位会打开 bjt 并使器件进入“闩锁”状态,从而损坏器件。
体二极管:
如图 1 所示,在连接在漏极和源极之间的体漏 pn 结中形成了一个本征体二极管。图 2 显示了 n 沟道和 p 沟道增强型功率 mosfet 的电路符号。
图 2 (a) n 沟道 (b) p 沟道增强型功率 mosfet
体二极管在需要反向漏极电流(称为“续流电流”)路径的电路中很方便,例如电机控制应用中的半桥和全桥转换器电路。


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