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MOSFET基本結構

信息來源：本站　日期：2017-05-22　

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由于在柵極與半導體之間有絕緣二氧化硅的關系，MOS管器件的輸入阻抗非常高，此一特色使MOSFET在功率器件的應用相當引人注目，因為高輸入阻抗的關系，柵極漏電流非常低，因此功率MOSFET不必像使用雙極型功率器件一樣，需要復雜的輸入驅動電路．此外，功率MOSFET的開關速度也比功率雙極型器件快很多，這是因為在關閉的過程中，MOS的單一載流子工作特性并不會有少數載流子儲存或復合的問題，

圖6.43為三個基本的功率MOSFET結構．與ULSI電路中的MOSFET器件不同的是，功率MOSFET采用源極與漏極分別在晶片上方與下方的垂直結構．垂直結構有大的溝道寬度以及可降低柵極附近電場擁擠的優點．這些特性在高功率的應用上非常重要．

圖6.43(a)為有V型溝槽外型柵極的V-MOSFET，V型溝槽可通過KOH溶液濕法刻蝕來形成．當柵極電壓大于閾值電壓時，沿著V型溝槽邊緣將感應出反型的溝道，并在源極與漏極之間形成一導電的溝道．V-MOSFET發展的主要限制在于其相關的工藝控制.V型溝槽尖端的強電場可能會造成該處電流擁擠，進而造成器件特性的退化，

圖6.43 (b)為U-MOSFET的剖面圖，與V-MOSFET非常相似.U型溝槽是通過反應離子刻蝕來形成，且其底部角落的電場大體上比V型溝槽的尖端小很多．另一種功率MOSFET為D-MOSFET，如圖6.43(c)所示．柵極做在上表面處，并充作后續雙重擴散工藝的掩模版．雙重擴散工藝（此即稱之為D-MOSFET的理由）用來形成p基極以及n+源極等部位．D-MOSFET的優點在于其跨過p基極區域的短暫漂移時間以及可避免轉角的大電場，

此三種功率MOSFET結構在漏極區都有一個n一的漂移區，n一漂移區的摻雜濃度比p基極區小，所以當一正電壓施加于漏極上時，漏極/p基極結被反向偏壓，大部分的耗盡區寬度將跨過n一漂移區，因此n一漂移區的摻雜濃度及寬度是計算漏極支撐電壓的一個重要參數．另一方面，功率MOSFET結構中存有…寄生的n-p-n-n+器件．

為了避免雙極型晶體管在功率MOSFET工作時動作．需將p基極與ni源極（發射極）之間短路，如圖6. 43所示，如此可使p基極維持在一固定電壓．