溝槽型功率MOSFET設(shè)計(jì)與柵電荷研究.pdf

1、功率MOSFET是應(yīng)用最為廣泛的功率半導(dǎo)體器件，因?yàn)閮r(jià)格低廉，技術(shù)成熟，開(kāi)關(guān)速度快，驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單等諸多優(yōu)點(diǎn)使它被廣泛的應(yīng)用在便攜的電子設(shè)備、汽車(chē)電子、工業(yè)控制以及照明等領(lǐng)域。隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的發(fā)展，功率MOSFET晶胞的集成度日益增大，對(duì)導(dǎo)通電阻，開(kāi)關(guān)損耗等的研究也進(jìn)一步促進(jìn)了功率MOSFET的蓬勃發(fā)展。
　　本文在前人研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一款擊穿電壓為20V的低壓溝槽型功率MOSFET通過(guò)使用工藝模擬軟件Sentaurus，本文對(duì)

2、晶胞寬度，溝槽深度與寬度，P-body體區(qū)的濃度，N-epi的厚度和柵氧化層的厚度5種設(shè)計(jì)時(shí)的重要參數(shù)做出詳細(xì)討論，討論中指出了他們分別對(duì)功率MOSFET的4種主要電性能參數(shù)：擊穿電壓、閾值電壓、導(dǎo)通電阻和寄生電容的影響。通過(guò)分析影響功率MOSFET電性能參數(shù)的工藝參數(shù)的數(shù)量以及數(shù)值的大小，本文分析出了溝槽型功率MOSFET的設(shè)計(jì)流程。最后設(shè)計(jì)的MOSFET的連續(xù)漏極電流為6A，導(dǎo)通電阻18mΩ，不管是導(dǎo)通電阻還是寄生電容指標(biāo)都優(yōu)于市場(chǎng)

3、上某些同類型產(chǎn)品。
　　此外，針對(duì)功率MOSFET常用的兩種版圖結(jié)構(gòu)：條形晶胞和正方形晶胞，本文通過(guò)量化的方法，從導(dǎo)通電阻和寄生電容兩個(gè)角度對(duì)他們進(jìn)行了對(duì)比，指出了各自的優(yōu)缺點(diǎn)，即條形晶胞的導(dǎo)通電阻和Cds電容比正方形晶胞大、Cgs和Cgd電容小于正方形晶胞。這為版圖的設(shè)計(jì)與選擇提供了方法。
　　柵電荷是衡量功率MOSFET開(kāi)關(guān)性能的重要參數(shù)，采用在柵極輸入電流階躍信號(hào)的方法來(lái)測(cè)量。本文提出一種新型柵電荷測(cè)試電路，該測(cè)試電路

4、使控制信號(hào)從MOSFET的源極輸入，消除了控制信號(hào)對(duì)柵極輸入電流的影響。由于輸入電流太小不能直接測(cè)量，測(cè)試時(shí)采用測(cè)量電壓階躍信號(hào)的方法來(lái)衡量電流階躍信號(hào)的性能。與以往的測(cè)試電路對(duì)比表明，該電路可使MOSFET柵極輸入電流更接近于理想的電流階躍信號(hào)，該信號(hào)上升時(shí)間小于100ns，且上升后穩(wěn)定，提高了柵電荷測(cè)量的準(zhǔn)確度。
　　最后，本文建立了一個(gè)精確而又簡(jiǎn)單的柵電荷模型。該模型只需要從MOSFET的datasheet中提取部分參數(shù)即可