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功率场效应管(VMOS)的结构原理

发布日期:2017-12-22 13:33:36 【关闭】
摘要:功率场效应管(VMOS)是单极型电压控制器件。具有驱动功率小、工作速度高、无二次击穿问题、安全工作区宽等显著特点,还具有电流负温度系数、良好的电流自动调节能力、良好的热稳定性和抗干扰能力等优点。其缺点是通态电阻大、导通压降高、耐压和电流容量较难提高等。 一、结构特性

      功率场效应管(VMOS)是单极型电压控制器件。具有驱动功率小、工作速度高、无二次击穿问题、安全工作区宽等显著特点,还具有电流负温度系数、良好的电流自动调节能力、良好的热稳定性和抗干扰能力等优点。其缺点是通态电阻大、导通压降高、耐压和电流容量较难提高等。

      一、结构特性

      1、结构原理

      场效应管有垂直导电与横向导电两种结构,根据载流子的性质,又可分为N沟道和P沟道两种类型v功率场效应管几乎都是由垂直导电结构组成的,这种结构的场效应管称为Venical-MOSFET,简称VMOS。其典型结构、等效电路及电路符号如图1所示,它是一种垂直导电的双扩散MOS结构,在源极与漏极之间有一层0.1μm左右的氧化膜形成的栅极。这种结构可降低漏源阻值,提高电流容量,高电阻率的漂移区用于提高耐压容量,降低结电容并使沟道长度稳定。实际器件是由许多与此典型结构完全相同的元胞器件集成在一起的。

gooxiancom-场效应管

(a)VMOS的结构;(b)等效电路;(c)符号

      若在栅源之间施加足够大的正电压,则会在栅极下P区感应出电子形成N型沟道(反型层),把基底N-区与源极N+区勾通起来。这时,若在漏源之间施加电压,则主电流便会从漏极经过漏区、沟道和源区流入源极。如栅源之间加负电压,则栅极下P区呈现空穴堆积状态,不可能出现反型层,无法勾通源区与漏区;即使栅源电压为正但数值不够大时,栅极下的P区呈耗尽状态也不会出现反型层,同样无法勾通源区与漏区。这两种情况下,VMOS都处于截止状态,即使施加漏极电压也没有漏极电流。可见,栅极电压可控制沟道电阻,从而可控制漏极电流的大小。

      由图还可看出,VMOS中还分别存在一个寄尘的三极管和一个反并联二极管。这使VMOS的反向特性像--个PN结整流二极管。某些电路需要一个快速二极管与开关器件反向并联时,此寄生二极管可供利用。

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