1 概述

MOSFET的中文稱(chēng)號是金屬氧化物半導體場(chǎng)效應晶體管，也叫絕緣柵場(chǎng)效應晶體管，縮寫(xiě)為MOSFET，簡(jiǎn)稱(chēng)MOS管。功率MOSFET是一類(lèi)導電溝道槽結構特殊的場(chǎng)效應管，它是繼MOSFET之后新展開(kāi)起來(lái)的高效、功率開(kāi)關(guān)器件。它不只繼承了MOS場(chǎng)效應管輸入阻抗高（≥108?）、驅動(dòng)電流?。?.1μA左右）的優(yōu)點(diǎn)，還具有耐壓高（最高可耐壓1200V）、工作電流大（1.5A～100A）、輸出功率高、跨導線(xiàn)性好、開(kāi)關(guān)速度快等優(yōu)秀特性。正是由于它將電子管與功率晶體管的優(yōu)點(diǎn)集于一身，因此在開(kāi)關(guān)電源、逆變器、電壓放大器、功率放大器等電路中獲得普遍應用。
2 分類(lèi)
MOS管是一種單極性載流子參與導電的半導體器件。根據導電溝道的載流子可以劃分為N溝道和P溝道。假定導電溝道的載流子是電子，則稱(chēng)為N溝道；假定載流子是空穴，則稱(chēng)為P溝道。MOS管的導電溝道，可以在制造過(guò)程中構成，也可以經(jīng)過(guò)接通外部電源構成，當柵壓等于零時(shí)就存在溝道（即在制造時(shí)構成的）稱(chēng)為耗盡型，在施加外部電壓后才構成溝道的稱(chēng)為增強型。按照導電溝道和溝道構成的過(guò)程兩點(diǎn)來(lái)分類(lèi)，MOS管可以分為：P溝增強型MOS管、P溝耗盡型MOS管、N溝增強型MOS管和N溝耗盡型MOS管。圖四類(lèi)MOSFET和它們的圖形符號。功率MOSFET普通很少采用P溝道，由于空穴的遷移率比電子的遷移率低，相同的溝道尺寸，P溝道的晶體管比N溝道的導通電阻大。

3 工作原理

功率MOS管是從小功率MOS管展開(kāi)來(lái)的。但在結構上，它們之間相差很大，為了更好天文解功率MOSFET的機理，首先來(lái)回想一下小功率場(chǎng)效應管的機理。以下以N溝道增強型小功率MOSFET的結構來(lái)說(shuō)明MOS管的原理。

圖1是N溝道增強型小功率MOSFET的結構表示圖。
N溝道增強型MOS管是把一塊低摻雜的P型半導體作為襯底，在襯底上面用擴散的方法構成兩各重摻雜的N＋區，然后在P型半導體上生成很薄的一層二氧化硅絕緣層，然后在兩個(gè)重摻雜的N+區上端用光刻的辦法刻蝕掉二氧化硅層，顯露N+區，最后在兩個(gè)N+區的表面以及它們之間的二氧化硅表面用蒸發(fā)或者濺射的辦法噴涂一層金屬膜，這三塊金屬膜構成了MOS管的三個(gè)電極，分別稱(chēng)為源極(S)、柵極(G)和漏極(D)。MOSFET的特性可以用轉移特性曲線(xiàn)和漏極輸出特性曲線(xiàn)來(lái)表征。轉移特性是指在漏源之間的電壓UDS在某一固定值時(shí)，柵極電壓UGS與相對應的漏極電流ID之間的關(guān)系曲線(xiàn)。圖3是某種場(chǎng)效應管的轉移特性。

圖MOS管的漏極輸出特性場(chǎng)效應晶體管的輸出特性可以劃分為四個(gè)區域：可變電阻區、截止區、擊穿區和恒流區。 可變電阻區（UDS

在這個(gè)區域內，UDS增加時(shí)，ID線(xiàn)性增加。在導電溝道接近夾斷時(shí)，增長(cháng)變緩。在低UDS分開(kāi)夾斷電壓較大時(shí)，MOS管相當于一個(gè)電阻，此電阻隨著(zhù)UGS的增大而減小。截止區（UGS

擊穿區在相當大的漏－源電壓UDS區域內，漏極電流近似為一個(gè)常數。當UDS加大道一定數值以后，漏極PN結發(fā)作擊穿，漏電流疾速增大，曲線(xiàn)上翹，進(jìn)入擊穿區。飽和區（UDS>UGS-UT）在上述三個(gè)區域保衛的區域即為飽和區，也稱(chēng)為恒流區或放大區。功率MOSFET應用在開(kāi)關(guān)電源和逆變器等功率變換中，就是工作在截止區和擊穿區兩個(gè)區。

4 結構特性
圖中MOSFET的結構是不合適運用在大功率的場(chǎng)所，緣由是兩個(gè)方面的。一方面是結構上小功率MOSFET三個(gè)電極在一個(gè)平面上，溝道不能做得很短，溝道電阻大。另一方面是導電溝道是由表面感應電荷構成的，溝道電流是表面電流，要加大電流容量，就要加大芯片面積，這樣的結構要做到很大的電流可能性也很小。為了抑止MOSFET的載流才干太小和導通電阻大的難題，在大功率MOSFET中通常采用兩種技術(shù)，一種是將數百萬(wàn)個(gè)小功率MOSFET單胞并聯(lián)起來(lái)，進(jìn)步MOSFET的載流才干。另外一種技術(shù)就是對MOSFET的結構中止改進(jìn)，采用一種垂直V型槽結構。圖3是V型槽MOSFET結構剖面圖。

圖3V型槽MOSFET結構剖面圖在該結構中，漏極是從芯片的背面引出，所以ID不是沿芯片水平方向活動(dòng)，而是自重摻雜N區（源極S）動(dòng)身，經(jīng)過(guò)P溝道流入輕摻雜N漂移區，最后垂直向下抵達漏極D。電流方向如圖中箭頭所示，由于流通截面積增大，所以能經(jīng)過(guò)大電流。在相同的電流密度下，體積也大大減少。

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