不一样的开关丨MOS管的分歧工艺和特点
2024-04-01 16:47
上篇文章为各人解说了MOS管的工作道理 ，也初步展示了MOS管的结构；而今天的主题是MOS管的分歧工艺和特点 ，本文会描述市面上常见几种工艺：VDMOS（垂直导电双扩散型场效应晶体管）、Trench MOSFET（沟槽型）、SGT MOSFET（屏蔽栅沟槽）和 SJ MOSFET（超结）。
MOSFET的最常见也是最典型的平面栅结构蕴含以下几个重要部门:
图1
栅极（Gate）：它是MOSFET的节造元件 ，用于节造沟路的开启和关关,对应管脚一个。
源极（Source）：它是MOSFET的输入端电子的起源 ，对应管脚一个。
漏极（Drain）：它是电子的流出口 ，对应管脚一个。
衬底（Substrate）：衬底是MOSFET的底层资料 ，它为MOSFET的导电通路提供载流子。
氧化物绝缘层（Oxide Insulator）：通常是SiO2,置于源漏区与栅极之间 ，用来绝缘。
1.垂直导电双扩散型场效应晶体管（VDMOS）
在VDMOS结构中 ，漏端和源端、栅端不在统一平面（图2）。
VDMOS结构中沟路是垂直的 ，而栅极是平面的。这种设计拥有以下利益：
·更高的耐压能力：垂直沟路能够接受更高的电压 ，从而提高了MOSFET的耐压能力。
·更幼的面积：垂直沟路使MOSFET的面积更幼 ，制品的封装体积可能做到更幼。
·更低的寄生电容：垂直沟路能够使MOSFET的栅极金属面积更幼 ，寄生电容更低 ，从而提高了开关速度。
2.Trench mos（沟槽型）
沟槽型MOS的栅极是向内挖出一个槽 ，而后在这个槽里面填入氧化硅 ，这个工序叫做栅极氧化。
图3
和平面栅的MOSFET相比 ，沟槽栅MOSFET通过构建沟槽结构 ，穿过了P型基区的最下端 ，形成的沟路位于N+源极与N漂移区之间 ，解除了JFET区域 ，也解除了JFET电阻 ，因而总的特点电阻相比平面栅结构大大降低。
3.SGT MOS（屏蔽栅沟槽）
SGT-MOS是对Trench MOS的一种改进结构 ，通常合用于中低压场景（如图4）。较传统Trench MOSFET ，SGT-MOSFET在栅电极下方增长了一块多晶硅电极 ，即屏蔽电极或称耦合电极。屏蔽电极与源电极相连 ，即实现了屏蔽栅极与漂移区的作用 ，减幼了米勒电容 ，器件的开关速度得以加快 ，同时又实现了电荷耦合效应 ，减幼了漂移区临界电场强度 ，器件的导通电阻得以减幼 ，开关损耗可能更低。
图4
4.SJ MOS（超结）
在功率MOS方面 ，相对于通例 VDMOS器件结构 ， RDS(on)与BVSS存在矛盾关系 ，要想提高BVSS ，通常都是从减幼EPI掺杂浓度着手（Epi掺杂是指在品圆表表沉积一层掺杂资料 ，以扭转晶圆的导电机能。通过节造掺杂资料的种类和浓度 ，能够实现对品圆电机能的精确调控） ，但是表延层又是正向电流流通的通路 ，EPI 掺杂浓度减幼了 ，电阻必然变大 ，RDS(on)增大。不然就必要增大芯单方面积 ，增大封装表形 ，增长大量成产成本。所以对于通常 VDMOS ，两者之间的矛盾不成和谐。
选取超结(Super Junction ，简称SJ)工艺的高压功率MOSFET ，是通过设置一个深刻EPI层的P柱区 ，通过提高电流传导区的掺杂浓度 ，显著降低单元面积导通电阻 ，但同时又不使耐压受到影响 ，从而使其成为拥有高耐压和低电阻个性的一种新型器件 ，结构图见图5。特殊的超布局造让高压超结MOSFET的内阻在同样面积情况降落低到传统平面MOSFET的1/5 ，开关损耗因而减为通常的VDMOSFET的1/2。
与传统的功率 MOSFET相比 ，SJ-MOSFET拥有传导损耗低、电流驱动能力大、栅极电荷低、开启电压低、开关速度快蹬着点。
图5
5.总结
综上所述 ，各类工艺的MOS管优弊端如下：
VDMOS
利益：耐压高、同规格能做到更幼的面积、寄生电容低。
弊端：导通电阻大、漏电流较大。
Trench MOS
利益：导通电阻幼、寄生电容幼 ，开关机能优异。
弊端：无法耐高压 ，常用于100V以下的低压领域 ，抗冲击能力弱。
SGT MOS
利益：米勒电容幼、开关损耗低、导通损耗低 ，常用于中低压领域（200V左右）。
弊端：工艺复杂造价较高。
SJ MOS
利益：内阻幼、栅极电荷幼、开关速度快、常用于高压领域（600-800V）。
弊端：抗浪涌能力较弱。
以上工艺的MOS冰球突破代理的产线均涵盖在内 ，如华羿微、LRC、新洁能、扬杰、ROHM、东芝 ，各位可按需推荐。
篇幅有限 ，MOS管的各类改进和衍生的工艺还有好多 ，本文临时只介绍较为主流的几种 ，如有分歧定见 ，等待评论区沟通！
上一篇：
下一篇：
2026-08-14
基于ST汽车级电磁阀驱动专用芯片L9305探求电磁阀电流纹波的估算步骤
2026-07-07
新品颁布｜类比半导体推出2x52W集成音效算法数字音频功率放大器AU683x系列
2026-05-29
关注冰球突破
扫一扫 关注我们
获取更多电子产品信息