功率MOSFET(PowerMOSFET)的基本知识VIP专享

功率MOSFET(Pow er MOSFET)的基本知识 自1976 年开发出功率MOSFET 以来，由于半导体工艺技术的发展，它的性能不断提高：如高压功率MOSFET 其工作电压可达1000V；低导通电阻MOSFET 其阻值仅lOmΩ；工作频率范围从直流到达数兆赫；保护措施越来越完善；并开发出各种贴片式功率MOSFET(如Siliconix 最近开发的厚度为1.5mm“Little Foot 系列)。另外，价格也不断降低，使应用越来越广泛，不少地方取代双极型晶体管。 功率MOSFET 主要用于计算机外设(软、硬驱动器、打印机、绘图机)、电源(AC／DC 变换器、DC／DC 变换器)、汽车电子、音响电路及仪器、仪表等领域。 本文将介绍功率MOSFET 的结构、工作原理及基本工作电路。 什么是MOSFET “MOSFET”是英文MetalOxide Semicoductor Field Effect Transistor 的缩写，译成中文是“金属氧化物半导体场效应管”。它是由金属、氧化物(SiO2 或SiN)及半导体三种材料制成的器件。所 谓 功率MOSFET(Power MOSFET)是指 它能输 出较 大 的工作电流(几 安 到几 十 安 )，用于功率输 出级 的器件。 MOSFET 的结构 图 1 是典 型平 面 N 沟 道 增 强 型MOSFET 的剖 面 图。它用一 块 P 型硅 半导体材料作衬 底 (图 la)，在 其面 上 扩 散 了 两 个 N 型区 (图 lb)，再 在 上 面 覆 盖 一 层 二 氧化硅 (SiQ2)绝 缘 层 (图 lc)，最后 在 N 区 上方用腐 蚀 的方法 做 成两 个 孔 ，用金属化的方法 分 别 在 绝 缘 层 上 及两 个 孔 内 做 成三个 电极：G(栅 极)、S(源极)及 D(漏 极)，如图 1d 所 示 。 从图1 中可以看出栅极G 与漏极D 及源极S 是绝缘的，D 与S 之间有两个PN 结。一般情况下，衬底与源极在内部连接在一起。 图1 是N 沟道增强型MOSFET 的基本结构图。为了改善某些参数的特性，如提高工作电流、提高工作电压、降低导通电阻、提高开关特性等有不同的结构及工艺，构成所谓 VMOS、DMOS、TMOS等结构。图2 是一种 N 沟道增强型功率 MOSFET 的结构图。虽然有不同的结构，但其工作原理是相同的，这里就不一一介绍了。 MOSFET 的工作原理 要使增强型N 沟道MOSFET 工作，要在G、S 之间加正电压 VGS 及在D、S 之间加正电压 VDS，则产生正向工作电流ID。改变 VGS 的电压可控制工作电流ID。如图3 所示（上面↑）。 若先不接VGS(即 VGS＝0)，在D 与S 极之间加...