Cool MOSFET与的其他MOSFET的区别.doc

文档介绍：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。

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。

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。
SPP20N60CFD
IRFP460LC
IRFPC60LC
IXFH40N50
Polarity
N
VDS (max)
600