超結MOSFET輸出電容遲滯效應產生原因-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2023-05-10
超結功率MOSFET輸出電容遲滯效應產生原因
超結功率MOSFET技術目前采取多層外延和深溝槽工藝，相對于平面結構，P阱下移形成P柱結構，如圖6、圖7所示。通常情況，超結功率MOSFET的COSS在充電過程中，超結N柱、P柱最初的移動載流子，會在放電過程中完全消耗盡。
但是，如果在COSS充電階段，一些移動載流子被隔離滯留,也就是形成滯留電荷(Stranded Charges QSTR)，耗盡層擴展不一致，沿著N柱、P柱形成沒有耗盡的微小區域，導致充電和放電過程不一致，最終形成遲滯效應，也就是COSS充放電過程中一些能量在內部被消耗。超結功率MOSFET輸出電容遲滯效應，和滯留電荷直接相關。
從圖5可以發現，超結功率MOSFET輸出電容的遲滯效應，與其漏極源極所加電壓VDS直接相關，這種效應大多發生在低壓階段，這也表明，超結功率MOSFET輸出電容的遲滯效應和超結柱狀結構在低于100V發生的三維耗盡有關。
此外，COSS的遲滯效應也和超結功率MOSFET結構相關，內部晶胞單元尺寸越小，遲滯效應越明顯。相關文獻研究表明：深溝槽結構沒有滯留電荷QSTR效應，多層外延結構具有滯留電荷QSTR效應，如圖8、圖9所示。
圖8和圖9中，列出了這種結構的仿真電勢線分布圖Potential line distribution。多層外延結構在動態耗盡過程中，滯留電荷QSTR，出現在N柱和P柱的底部和頂部。
Jaume Roig and Filip Bauwens, Origin of Anomalous COSS Hysteresis in Resonant Converters With Superjunction FETs
這表明：多層外延結構MEMI(Multi implant multi epitaxy)的滯留電荷QSTR效應，比深溝槽結構TFET(Trench filling epitaxial growth)要嚴重。
超結功率MOSFET輸出電容遲滯效應的功耗測量
為了得到超結功率MOSFET輸出電容遲滯效應所產生的功耗，可以用等效法測量。
超結功率MOSFET輸出電容遲滯回線的測量電路和陶瓷電容的測量電路類似，根據電路，在一定輸入電壓、工作頻率fs下穩定工作，測量超結功率MOSFET殼頂的溫升ΔT。
然后，在超結功率MOSFET內部寄生二極管通過一定電流IF，使超結功率MOSFET殼頂的溫升同樣達到ΔT，測量寄生二極管壓降VF，則可以得到相應條件下，
輸出電容遲滯效應所產生的功耗：
輸出電容遲滯效應所產生的能量：
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