IC的结构与电气特性(doc 30)(1)VIP免费

Power MOSFET IC 的結構與電氣特性 宇量Power MOSFET IC(以下簡稱為 MOSFET)廣泛應用在各種電源電路與汽車等領域，雖然最近幾年 MOSFET 在高速切換(switching)與低 ON 阻抗化有相當的進展，不過一般認為未來 MOSFET 勢必會朝高性能方向發展，因此本文要介紹 MOSFET IC 的構造、電氣特性，以及今後技術發展動向。MOSFET IC 的構造圖 1 是 N channel Power MOSFET IC 的斷面構造，本 MOSFET 的 gate 與 source 之間，亦即 gate pad 的周圍設有可以防止靜電破壞的保護二極體，因此它又稱為 body diode。馬達驅動電路與斷電電源供應器(UPS)等 DC-AC 轉換 inverter 等應用的場合，保護二極體可以充分發揮它的特性。 圖 1 Power MOSFET IC 的構造 圖 2 是 MOSFET 的結構分類，由圖可知 MOSFET 結構上可以分成縱型與橫型兩種 type；縱型 type 還分成平板(planer)結構與溝槽(trench)結構兩種。表 1 是上述結構特徵與主要用途一覽。 圖 2 Power MOSFET IC 的分類 構造 縱型 橫型 區分 低耐壓( 100V 以下)高耐壓(planer)低耐壓高耐壓 特性 planer trench 耐高壓化 － －◎ － △ 低 ON 阻抗化 ○ ◎△ △ － 低 Ciss (低Qg) ○ ○○ ◎ ◎ 低 Crss (低Qgd ) ◎ ○○ ◎ ◎ 特徵 高耐壓、低電流 高速、高頻 用途‧DC-DC converter‧驅動小型馬達‧汽車電機‧AC-DC switching 電源‧UPS 電源‧inverter‧RF 增幅輸出(行動電話)數百 MHz～數GHz ‧高頻電力增幅(基地台設備)表 1 Power MOSFET 的構造與用途‧縱型構造縱型構造適用於高耐壓/低 ON 阻抗 MOSFET，目前中/高耐壓(VDSS=200V)的 MOSFET 大多採用縱型結構。雖然部份低耐壓(VDSS=100V)的 MOSFET 也使用縱型結構，不過一般要求低容量、高速 switching 特性的場合，平板(planer)結構比較有利；要求低 ON 阻抗特性時，則以溝槽(trench)結構比較適合。最近幾年製程與加工設備的進步，溝槽結構的 MOSFET 在低容量化(低 Qg，Qgd 化)有相當的進展，因此從應用面觀之縱型與溝槽結構的 MOSFET，兩者的低容量化特性已經沒有太大差異。如上所述縱型結構的 MOSFET 具備高耐壓、低 ON 阻抗、大電流等特徵，所以適合當作 switching 元件使用。‧橫型構造橫型構造最大缺點是不易符合高耐壓/低 ON 阻抗等要求，不過它低容量特性尤其是逆傳達容量(歸返容量)Crss非常小。如...