功率MOSFET的雪崩特性和额定值详细说明

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上传日期: 2020-06-08

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资料介绍

标签:PN结(109)MOSFET(2161)二极管(2904)

  早在80年代中期,功率MOSFET制造商就开始宣称一个新的突出特点:雪崩的坚固性。突然间,新的设备家族进化了,所有这些都有了“新”的特性。实现起来相当简单:垂直MOSFET结构有一个不可消除的整体漏极二极管。因此,通过改变一些工艺和布局参数,有可能保证使用该二极管的箝位能力来承受超过标称漏源电压的意外电压/功率浪涌,当然,对坚固性的含义的混淆,以及如何在数据表中对此进行评级是如此巨大,再加上对它缺乏理论知识。尽管如此,所有的功率MOSFET制造商都开始生产雪崩额定值的器件,提出数据表额定值(尽管不完美),以保护自己和最终用户,免受这种不完全的知识。今天,有关设备在雪崩条件下的行为的知识得到了提高。许多应用笔记和论文都是用不同的方法来解释评级和雪崩行为的。本说明的范围是简要回顾有关雪崩的MOSFET物理,为设计师提供处理雪崩问题的工具和提示。

  MOSFET基本原理

  MOSFET的基本简化垂直结构如图1所示。实际的MOSFET是这些“微观”结构的无限平行体,它们共同工作,共享相同的漏极,所有的栅极通过一个废弃的多晶硅网连接在一起,所有的源极通过顶部金属连接在一起。

  图1所示为著名的ST专利高压MOSFET结构,网孔覆盖层除了对体漏结的形状进行了一些工艺优化和网孔覆盖层设计的其他重要改进。这种垂直结构的概念也可被认为对各种较老的蜂窝或其他技术有效。在导通状态下,当栅极源电压高于阈值时,传导电流局限于漏极和栅极(沟道)下的区域。在关断状态下,反向偏压下的PN结维持通过漏极和源极的电压降,并且极小的电流(泄漏)流过结。如果电压增加过多,电场达到临界值,结就会击穿,电流开始流过身体区域。因此,如果在结上施加过电压,电流就会流过结,而MOSFET会限制实际的漏源击穿电压。击穿机制本身对p-n结没有破坏性。然而,由于大的击穿电流和高的击穿电压引起的过热会损坏PN结,除非提供足够的散热。

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