MOSFET现状和发展

在现代功率电子学中，如图2.4.2 所示的垂直结构已被广泛使用，栅极和源极接口在芯片的上面，而底面是漏极的接口。负载电流从外部垂直流过芯片。在八十年代初期开始使用的VDMOSFET（垂直双向扩散MOSFET）到现在还在被使用和发展改进，例如，在朝着减小单元尺寸方向改良。根据实际使用的重点在低压或高压，使功率MOSFET 朝着两个截然不同的结构方向发展。

沟槽栅极MOSFET

图2.4.20 给出了一个典型的沟槽栅极结构的MOSFET，它是1997 年问世的。

沟槽技术的发展是为了使电子通过的n 型漂移区变小，把绝缘好的栅极板垂直植入芯片。在低压区域这种MOSFET 电阻RDS(on)比传统结构的MOSFET 小很多。超级注入式MOSFET

在本章开始时提到了在降低电阻RDS(on)会引起击穿现象，为了解决这个问题，1999 年Infineon 公司发明了CoolMOS，它是第一代超级注入式MOSFET。超级注入式元器件利用补偿原理制成，这个MOSFET 一般是在500V 到1000V 的耐压范围使用。图2.4.21 给出了CoolMOSFET 的原理示意图。

通过多次外延生长步骤或者单面扩散技术，在n-漂移区中形成高掺杂的p 导通柱，它同p 区相连接。掺杂浓度正好同n 掺杂的漂移区互补，达到一个很低的有效掺杂结果。在截止状态场强几乎为四方形，它能承受最高的电压，当然也同n-漂移区的厚度有关。漂移区的掺杂浓度可以以现有的技术尽可能的提高，它将通过高掺杂的p 导通柱中和(补偿原理)。这样就使阻断电压同掺杂密度脱节[文献17]。在结果上相比传统的MOSFET，这种MOSFET 的n-漂移区的厚度可以做的很薄，它的导电性可以通过提高掺杂浓度来增加。所以，电阻RDS(on)同通态压降的关系不再是指数2.4 到2.6 的关系，而几乎是线性关系。通态损耗能减少很多，可达到原来的三分之一和五分之一。同样，对承受同等电流的MOSFET 它的芯片面积，开关损耗和感应电容即栅极存储电荷都相应的减少。图2.4.22 总结了标准和超级注入式MOSFET 的原理和特性以及区别

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