【答】E-MOSFET的閾值電壓就是使半導體表面產生反型層（導電溝道）所需" />

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詳解MOS器件的重要特性(圖文)

時間:2018-12-21 14:22:54來源:網絡 作者:電子愛好者 點擊:次
一、為什么E-MOSFET的閾值電壓隨著半導體襯底摻雜濃度的提高而增大？而隨著溫度的升高而下降？
　　【答】E-MOSFET的閾值電壓就是使半導體表面產生反型層（導電溝道）所需

　　②對于CMOS器件：在CMOS器件的芯片中，存在著npnp的四層結構——晶閘管。當其中的BJT因為熱電子效應而導通時，即可發生所謂“閂鎖效應”、而導致器件失效。
　　③對于VDMOSFET：觀察圖3（b）中的結構，即可見到，當器件正向導通時，其中存在一個工作于放大狀態的寄生n-p-n晶體管（n+源區是發射區，n-外延層是集電區，p溝道是基區）。該寄生晶體管的可能導電通道是與MOSFET的ID相并聯的，故在VDMOSFET工作時，必須要注意防止寄生晶體管導通；否則，寄生晶體管的導通就可能引起二次擊穿，使得功率MOSFET完全失去功能。
　　為了避免VDMOSFET在正向工作時、其中寄生n-p-n晶體管的導通，可以設法使寄生晶體管的電流放大系數變得很小、甚至減至為0——采用“陰極短路技術”，即把寄生晶體管的發射極與基極短接起來，工藝上就通過把發射區（源極區）的金屬電極延伸到溝道體區的表面上來實現。因為這種陰極短路結構截斷了發射極注入載流子的功能，所以能夠防止寄生晶體管的導通。
　　對于VDMOSFET，在采用了陰極短路結構之后，實際上又恰恰在器件內部形成了一個p-n-n+二極管，這個二極管與VDMOSFET是反向并聯的，這也就順便地在VDMOSFET中設置了一個阻尼二極管（續流二極管），該二極管對于泄放反向電動勢、防止主體晶體管的擊穿具有重要作用。
　　十四、為什么在VDMOSFET中存在有JFET的作用？有何不良影響？


　　【答】如圖4所示，源-漏電流是從芯片表面向下流動的，并在電流通路的兩側是pn結，因此這種電流輸運的過程，從工作原理上來看，就相當于是一個寄生JFET。從而可以把VDMOSFET等效為一個MOSFET與一個寄生JFET的串聯組合，其中很大部分n-漂移區就相當于是寄生JFET的溝道。
　　由于JFET的輸出交流電阻非常大，同時也因為較高的源-漏電壓而具有很大的輸出直流電阻，所以就使得VDMOSFET的導通電阻大大增加，因此n-漂移區的厚度和摻雜濃度對整個器件性能的影響都較大。
　　為了消除VDMOSFET中寄生JFET的影響，以降低導通電阻，就必須在結構上加以改變，由此發展出了V形槽柵、U形槽柵和溝槽（Trench）柵等結構的MOSFET。
　　十五、IGBT和MCT都是MOS柵極控制的功率場效應晶體管，為什么說它們是兩種完全不同的器件？
　　【答】IGBT（絕緣柵雙極型場效應晶體管）和MCT（MOS控制晶閘管）的共同點主要有：
　　①都是MOS柵極控制的器件，則具有功率場效應晶體管的優點；②在結構上，其中都存在著四層、三結的晶閘管結構，因此在一定條件下會出現陽極電流閂鎖效應；③它們都可以采用多個元胞并聯的結構，因此可以獲得很大的工作電流；④它們都是有兩種載流子參與工作的器件，因此都是雙極型的場效應晶體管，導通電阻低，但開關速度也相對地要比MOSFET的低。
　　IGBT和MCT的最大不同點就在于它們的工作狀態和性質不相同，因此說它們是兩種完全不同的器件：
　　①IGBT的工作電流主要是通過MOS溝道的電流，而其中的晶閘管電流是需要極力避免的（IGBT的最大工作電流——擎住電流就是其中晶閘管不導通時的電流），因此從本質上來看，IGBT基本上是一種MOSFET，因此IGBT具有MOS器件的許多優點，例如較強的柵極的控制能力和較低的驅動功率（因為有很大的輸入電阻和較小的輸入電容之故）。
　　而MCT與IGBT的恰恰相反，它的工作電流主要是晶閘管電流，至于MOS溝道的電流，則主要是起著觸發晶閘管導通或者關斷的作用，不是MCT的主要工作電流，因此從本質上來看，MCT基本上是一種晶閘管——雙極型器件，從而MCT具有導通電阻很低、耐壓很高、功率容量很大的優點。
　　②IGBT雖然在本質上是一種MOS器件，但又不同于一般的MOSFET，因為IGBT在導通工作時，有少數載流子注入到高阻的耐壓層（漂移區），可以產生電導調制，則它的導通電阻較小，增大了器件的電流容量（電流密度要比VDMOSFET的高2～3倍）；同時由于高阻耐壓層的引入而提高了工作電壓。因此IGBT的功率容量很大。只是IGBT的開關速度，由于少數載流子的引入而相應地有所降低。
　　③雖然MCT本質上是一種晶閘管，而且MOS柵極可以關斷陽極電流，但MCT又不同于一般的可關斷晶閘管（GTO）。因為MCT實際上是一種把單極型的MOSFET與雙極型的晶閘管組合而成的復合型器件，也是一種所謂Bi-MOS器件，所以它具有MOS器件和雙極型器件二者的長處：較強的柵極控制能力，較低的驅動功率，較高的開關速度，較大功率容量。

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