原创：理解功率MOSFET管，DATASHEET及其应用

第二部分：MOSFET的结构及其特点

1 平面横向Lateral导电MOSFET

1.1增加或减少门极电压会增大或减少N沟道的大小，以此控制器件导通

1.2没有充分应用芯片的尺寸，电流和电压额定值有限

1.3 CMOS工艺，适合低压信号管，如微处理器，运放，数字电路

1.4低的电容，快的开关速度

平面水平导电型功率MOSFET结构图 

2平面垂直导电型功率MOSFET管

2.1 D-MOSFET (VDMOSFET)：Vertical Double-diffused MOSFET，垂直导电双扩散，70年代商业应用

2.2 平面Planar门极结构：n-type channel is defined by the difference in the lateral extension of the junctions under the gate electrode. The voltage blocking capability is determined by the doping and thickness of the N-drift region.

平面水平导电型功率MOSFET工作原理

1截止：漏源极间加正电源，栅源极间电压为零。P基区与N漂移区之间形成的PN结反偏，漏源极之间无电流流过。

2导电：在栅源极间加正电压UGS，栅极是绝缘的，所以不会有栅极电流流过。但栅极的正电压会将其下面P区中的空穴推开，而将P区中的少子—电子吸引到栅极下面的P区表面。

当UGS大于UT（开启电压或阈值电压）时，栅极下P区表面的电子浓度将超过空穴浓度，使P型半导体反型成N型而成为反型层，该反型层形成N沟道而使PN结消失，漏极和源极导电。  

平面垂直导电型功率MOSFET工作原理和上面水平导电型相同,但可以看到,在平面垂直导

3.1 V型沟槽：不容易生产，V尖角容易形成高的电场.

3.2 U型沟槽： U-MOSFET结构90年代商业化应用，平面型的演变，切开翻转90度。 Silicon表面刻沟槽，The N-type channel is formed on the side-wall of the trench at the surface of the P-base region. The channel length is determined by the difference in vertical extension of the P-base and N+ source regions as controlled by the ion-implant energies and drive times。栅结构不与裸片表面平行而是构建在沟道之中垂直于表面，因此占用空间较少且使电流流动真正垂直，最小化基本单元面积(cell pitch小)，在相同的占位空间中可以集成更多的单元从而降低RDSON .

3.3 U-MOSFET structure reduce the on-state resistance by elimination of the JFET component .

营长好，

3氧化隔离层 Oxide Isolation Layer ：防止电流在门极和其它两电极间D、S极流动，但并不阻断电场 Electric Field.

这句话的意思是否可以理解为无论GS之间电压为多少，GS之间都不会形成通路吗？

 4 SGT技术

在GD之间加一个屏蔽层，屏蔽层连接到S,从而大大减小米勒电容，降低器件的开关损耗，提高工作频率，另，它也是二维方向的耗尽，因此小的距离可以得到高的耐压，也可以进一步降低导通电阻

5 HV MOSFET&SUPER JUNCTION

5.1 高压常见是Planar MOS，避免采用复杂腐蚀挖沟槽，工艺简单。
5.2 超结相对平面结构，两个垂直P阱条之间垂直高掺杂N+扩散区域,为电子构建一条低阻通路,直到SIO2层下的导电沟道旁
低浓度垂直P阱条: 耐压设计,导电沟道长度(垂直P阱条宽度)会增加。N+扩散区域开口喇叭形状是由于垂直贯穿到N+衬底层的N+扩散区域的侧向扩散形成

形成短路后这个MOSFET就挂了吧？

采用不同的掺杂工艺，通过扩散作用，可以得到P型或N型半导体.衬底通常是块半导体硅或锗基片. 掺3价元素形成P, 会在半导体内部形成带正电的空穴; 掺5价元素形成N. 会在半导体内部形成带负电的自由电子

P和N的交界面就形成空间电荷区称PN结,PN结具有单向导电性。在P型半导体中有许多带正电荷的空穴和带负电荷的电离杂质。在电场的作用下，空穴是可以移动的，而电离杂质（离子）是固定不动的。N 型半导体中有许多可动的负电子和固定的正离子。当P型和N型半导体接触时，在界面附近空穴从P型半导体向N型半导体扩散，电子从N型半导体向P型半导体扩散。空穴和电子相遇而复合，载流子消失。因此在界面附近的结区中有一段距离缺少载流子，却有分布在空间的带电的固定离子，称为空间电荷区。P 型半导体一边的空间电荷是负离子，N 型半导体一边的空间电荷是正离子。正负离子在界面附近产生电场，这电场阻止载流子进一步扩散，达到平衡。

在PN结上外加一电压，如果P型一边接正极，N型一边接负极，电流便从P型一边流向N型一边，空穴和电子都向界面运动，使空间电荷区变窄，电流可以顺利通过。如果N型一边接外加电压的正极，P型一边接负极，则空穴和电子都向远离界面的方向运动，使空间电荷区变宽，电流不能流过。这就是PN结的单向导电性.

PN结加反向电压时，空间电荷区变宽，区中电场增强。反向电压增大到一定程度时，反向电流将突然增大。如果外电路不能限制电流，则电流会大到将PN结烧毁。反向电流突然增大时的电压称击穿电压。基本的击穿机构有两种，即隧道击穿（也叫齐纳击穿）和雪崩击穿，前者击穿电压小于6V，有负的温度系数，后者击穿电压大于6V，有正的温度系数。PN结加反向电压时，空间电荷区中的正负电荷构成一个电容性的器件。它的电容量随外加电压改变。

根据PN结的材料、掺杂分布、几何结构和偏置条件的不同，利用其基本特性可以制造多种功能的晶体二极管。

PN结的平衡态，是指PN结内的温度均匀、稳定，没有外加电场、外加磁场、光照和辐射等外界因素的作用，宏观上达到稳定的平衡状态。 

制造PN结的方法有合金法、扩散法、离子注入法和外延生长法等。