低壓功率溝槽MOSFET的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、低壓功率溝槽MOSFET以其輸入阻抗高、開(kāi)關(guān)速度快、輸出電流大和熱穩(wěn)定性好、安全工作區(qū)大等優(yōu)點(diǎn)，在電源保護(hù)、開(kāi)關(guān)電源、DC/DC變換器和同步整流等電子設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用，成為功率器件研制熱點(diǎn)之一。 本文的主要內(nèi)容：(1)對(duì)功率MOSFET的發(fā)展進(jìn)行介紹；(2)對(duì)低壓功率溝槽MOSFET的主要性能和特點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析；(3)介紹了利用工藝模擬和器件分析軟件對(duì)該類(lèi)小通態(tài)電阻的整流型低壓功率溝槽MOSFET進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到較合理的器

2、件結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)和比較理想的通態(tài)特性；(4)著重研究了器件開(kāi)關(guān)特性與設(shè)計(jì)參數(shù)以及和MOSFET柵電荷相關(guān)的柵電容Cg、柵漏電容Cgd的關(guān)系；(5)提出了與低壓功率溝槽MOSFET制造工藝兼容的柵電極ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案；(6)完成了總體的版圖和工藝設(shè)計(jì)。流片結(jié)果表明：已經(jīng)基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 本文的創(chuàng)新點(diǎn)在于： 1．開(kāi)關(guān)型低壓功率溝槽MOSFET的優(yōu)化設(shè)計(jì)。溝槽MOSFET的柵漏電容Cgd通常隨柵漏電壓Vgd變化而變化。

3、通過(guò)軟件模擬了柵漏電容Cgd在開(kāi)關(guān)過(guò)程中的變化和柵漏電容Cgd上所充電荷量Qgd的變化，以了解器件結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)對(duì)柵漏電容Cgd和柵漏電荷Qgd的影響，適當(dāng)調(diào)整器件結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)實(shí)現(xiàn)降低大信號(hào)工作時(shí)柵漏電荷Qgd改變量，有效改善了器件的開(kāi)關(guān)性能。 2．提出了一種溝槽功率MOSFET柵電極ESD保護(hù)的設(shè)計(jì)方案。此方案不同于用多晶硅穩(wěn)壓二極管保護(hù)柵電極的方法。新方案是在常規(guī)溝槽MOSFET工藝基礎(chǔ)上，僅增加芯片上若干區(qū)域的摻雜工藝過(guò)