高壓C-SenseFET的溫度特性與新結(jié)構(gòu).pdf

1、電流檢測場效應(yīng)晶體管（Current Sense Field Effect Transistor，SenseFET）是集電流采樣和芯片自供電兩個功能于一身的高壓功率集成器件，通過與主功率器件共漏連接，它能精確地采取主功率器件上的電流，并且當(dāng)主功率管關(guān)斷時可以復(fù)用為恒流充電器件為芯片內(nèi)部供電。本文所涉及的C-SenseFET通過在傳統(tǒng)SenseFET的溝道區(qū)中插入一個表面柵極區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)采樣的可控性。耐壓高、采樣比精確且可控以及可恒流充電

2、等特點(diǎn)是C-SenseFET的突出優(yōu)勢，本文介紹了高壓C-SenseFET器件的基本結(jié)構(gòu)、工作原理以及器件相關(guān)的應(yīng)用設(shè)計。同時，在上一批次的C-SenseFET流片樣品基礎(chǔ)之上，從仿真和實(shí)驗(yàn)兩個角度探討了器件的溫度特性，為器件的應(yīng)用設(shè)計做了鋪墊。特別地，本文還就 C-SenseFET兩個最為關(guān)鍵的參數(shù)—采樣比K和充電擺率因子α的影響因素及其相關(guān)的改進(jìn)措施進(jìn)行了討論，并在仿真的基礎(chǔ)上，提出了多種創(chuàng)新的新結(jié)構(gòu)，新結(jié)構(gòu)顯著地改善了器件的飽和區(qū)

3、恒流特性。通過這些研究，期望能對 C-SenseFET器件及其相關(guān)的應(yīng)用增磚添瓦。
　　本文的主要工作如下：
　　1、闡述了C-SenseFET器件的基本結(jié)構(gòu)及其工作原理，借助相關(guān)的仿真工具，說明了器件的擊穿特性及其導(dǎo)通特性。重點(diǎn)討論了衡量 C-SenseFET器件功能的兩個關(guān)鍵參數(shù)—采樣比 K和充電擺率因子α，它們分別與 C-SenseFET器件 I-V曲線的線性區(qū)和飽和區(qū)相對應(yīng)。針對如何提高器件的采樣和充電性能，文中做出

4、了分析與探討。此外，文中還涉及了高壓C-SenseFET器件的相關(guān)電路應(yīng)用。
　　2、探究了C-SenseF ET器件的溫度特性。從相關(guān)的基礎(chǔ)熱學(xué)知識出發(fā)，結(jié)合上一批次設(shè)計完成的C-SenseFET器件樣品，從對流片樣品的溫度實(shí)驗(yàn)和仿真兩個方面分析了器件的溫度特性。溫度實(shí)驗(yàn)主要針對器件的阻斷特性和導(dǎo)通特性，仿真與實(shí)驗(yàn)的結(jié)果比較吻合。溫度特性的研究結(jié)果對于 C-SenseFET器件的實(shí)際應(yīng)用設(shè)計有一定的指導(dǎo)意義。
　　3、針對

5、改善C-SenseFET器件的性能提出了多種創(chuàng)新的新結(jié)構(gòu)。采樣比K主要與 C-SenseFET器件的線性區(qū)導(dǎo)通電阻相關(guān)，優(yōu)化器件的導(dǎo)通電阻將有助于改善采樣的精度，如RES URF、挖槽等結(jié)構(gòu)；充電擺率因子α主要與飽和區(qū)的特性相關(guān)聯(lián)，飽和區(qū)恒流率越高則充電擺率因子α越小。由于C-SenseF ET器件的飽和區(qū)性能主要由其中的JFET結(jié)構(gòu)決定，故能提升JFET飽和區(qū)恒流特性的措施將有助于降低 C-SenseFET器件的充電擺率。本文從經(jīng)典的