功率MOSFET的雪崩特性和額定值詳細(xì)說明

　　早在80年代中期，功率MOSFET制造商就開始宣稱一個(gè)新的突出特點(diǎn)：雪崩的堅(jiān)固性。突然間，新的設(shè)備家族進(jìn)化了，所有這些都有了“新”的特性。實(shí)現(xiàn)起來相當(dāng)簡單：垂直MOSFET結(jié)構(gòu)有一個(gè)不可消除的整體漏極二極管。因此，通過改變一些工藝和布局參數(shù)，有可能保證使用該二極管的箝位能力來承受超過標(biāo)稱漏源電壓的意外電壓/功率浪涌，當(dāng)然，對堅(jiān)固性的含義的混淆，以及如何在數(shù)據(jù)表中對此進(jìn)行評級是如此巨大，再加上對它缺乏理論知識。盡管如此，所有的功率MOSFET制造商都開始生產(chǎn)雪崩額定值的器件，提出數(shù)據(jù)表額定值（盡管不完美），以保護(hù)自己和最終用戶，免受這種不完全的知識。今天，有關(guān)設(shè)備在雪崩條件下的行為的知識得到了提高。許多應(yīng)用筆記和論文都是用不同的方法來解釋評級和雪崩行為的。本說明的范圍是簡要回顧有關(guān)雪崩的MOSFET物理，為設(shè)計(jì)師提供處理雪崩問題的工具和提示。

　　MOSFET基本原理

　　MOSFET的基本簡化垂直結(jié)構(gòu)如圖1所示。實(shí)際的MOSFET是這些“微觀”結(jié)構(gòu)的無限平行體，它們共同工作，共享相同的漏極，所有的柵極通過一個(gè)廢棄的多晶硅網(wǎng)連接在一起，所有的源極通過頂部金屬連接在一起。

　　圖1所示為著名的ST專利高壓MOSFET結(jié)構(gòu)，網(wǎng)孔覆蓋層除了對體漏結(jié)的形狀進(jìn)行了一些工藝優(yōu)化和網(wǎng)孔覆蓋層設(shè)計(jì)的其他重要改進(jìn)。這種垂直結(jié)構(gòu)的概念也可被認(rèn)為對各種較老的蜂窩或其他技術(shù)有效。在導(dǎo)通狀態(tài)下，當(dāng)柵極源電壓高于閾值時(shí)，傳導(dǎo)電流局限于漏極和柵極（溝道）下的區(qū)域。在關(guān)斷狀態(tài)下，反向偏壓下的PN結(jié)維持通過漏極和源極的電壓降，并且極小的電流（泄漏）流過結(jié)。如果電壓增加過多，電場達(dá)到臨界值，結(jié)就會擊穿，電流開始流過身體區(qū)域。因此，如果在結(jié)上施加過電壓，電流就會流過結(jié)，而MOSFET會限制實(shí)際的漏源擊穿電壓。擊穿機(jī)制本身對p-n結(jié)沒有破壞性。然而，由于大的擊穿電流和高的擊穿電壓引起的過熱會損壞PN結(jié)，除非提供足夠的散熱。