功率 MOSFET類別 N溝道增強型功率MOSFET結(jié)構(gòu)

功率 MOSFET 已成為廣泛功率轉(zhuǎn)換應(yīng)用中主開關(guān)器件的標(biāo)準(zhǔn)選擇。它們是沒有少數(shù)載流子注入的多數(shù)載流子器件，在開關(guān)功率損耗占主導(dǎo)地位的高頻應(yīng)用中優(yōu)于功率雙極結(jié)晶體管 (BJT) 和絕緣柵雙極晶體管 (IGBT)。它們可以并聯(lián)，因為正向電壓隨溫度升高而下降，從而確保所有組件之間的電流分布均勻。功率MOSFET的主要類別有：

• N 溝道增強型功率 MOSFET
• P 溝道增強型功率 MOSFET
• N 溝道耗盡型功率 MOSFET

N 溝道增強模式最常用于電源開關(guān)電路，因為與 P 溝道器件相比，它的導(dǎo)通電阻低。N 溝道耗盡型功率 MOSFET 與增強型功率 MOSFET 的不同之處在于它通常在 0V 柵極偏置時導(dǎo)通，并且需要負(fù)柵極偏置來阻止電流。

垂直 DMOS 結(jié)構(gòu)

具有四層 n+pn-n+ 結(jié)構(gòu)的簡化垂直 DMOS 功率 MOSFET 稱為 N 溝道增強型功率 MOSFET，如圖 1 所示。正柵極電壓 (Vgs)，高于柵極閾值電平 (Vgs(th )) 將在柵極氧化層下方創(chuàng)建一個 n 型反型溝道，將源極連接到漏極并允許電流流動。柵極閾值電壓定義為在柵極氧化層下創(chuàng)建 n 型反型溝道所需的最小柵極偏壓。功率 MOSFET 具有寄生 BJT 和本征體二極管作為其結(jié)構(gòu)的組成部分，如圖 1 所示。

圖 1 N 溝道增強型功率 MOSFET 結(jié)構(gòu) [2]

內(nèi)在成分

寄生 BJT：

功率 MOSFET 有一個寄生 BJT 作為其結(jié)構(gòu)的組成部分，如圖 1 所示。體區(qū)作為基極，源極作為發(fā)射極，漏極作為集電極。通過使基極電位盡可能接近發(fā)射極電位來保持 BJT 始終關(guān)閉非常重要。這是通過將 MOSFET 的主體和源極部分短路來實現(xiàn)的。否則，基極上的電位會打開 BJT 并使器件進(jìn)入“閂鎖”狀態(tài)，從而損壞器件。

體二極管：

如圖 1 所示，在連接在漏極和源極之間的體漏 pn 結(jié)中形成了一個本征體二極管。圖 2 顯示了 N 溝道和 P 溝道增強型功率 MOSFET 的電路符號。

圖 2 (a) N 溝道 (b) P 溝道增強型功率 MOSFET

體二極管在需要反向漏極電流（稱為“續(xù)流電流”）路徑的電路中很方便，例如電機控制應(yīng)用中的半橋和全橋轉(zhuǎn)換器電路。

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