MOSFET的基本结构
MOSFET是一种 MOS 结构,每侧有两个触点。

无电流
通过控制栅极,我们可以打开和关闭沟道。当栅极打开时,电子会出现在沟道区域。
> 薄电子层(沟道)连接源极和漏极。

阻塞模式
在阻塞操作(栅极关闭,无沟道)中,漏极和 p 衬底(通过体与源极连接)之间存在耗尽区。

高阻断电压的要求
高电场会导致雪崩效应。然而,高阻断电压需要较大的耗尽区面积。此外,耗尽区不能延伸到源极,以避免击穿电流。
需要大范围的损耗区域

对开启状态电阻的影响
然而,宽沟道 MOSFET 也具有长沟道:

这会增加导通电阻 Rpson。
幸运的是,还有更好的方案。
漏极扩展型 MOSFET
我们可以通过引入低掺杂的 n 区离子来缩短沟道。

> 降低 Rpson
然而,在阻塞模式下,耗尽区会延伸到低掺杂的 n区。

宽耗尽区,高击穿电压
垂直DMoS
通过增加排水接触面积进行进一步优化:

注:n+层比图中所示要厚得多。(制造过程始于一块厚厚的、高掺杂n+的晶片,然后在该晶片上沉积低掺杂n-漂移区。)
开启和关闭状态

饱和
在一定的漏源电压下,p型体区和n型漂移区之间的耗尽区合并(夹断)。此时,电流不再增加:饱和。

这样还可以保护栅极免受高电压的影响。
> 栅极氧化层可以很薄(对于垂直DMOS而言)
沟槽式 MOSFET
目前普遍采用沟槽式 MOSFET。

> 不再存在 JFET 效应(平面 MOSFET 中相邻 p 型体之间的夹断效应)
> 单位面积内可实现更高的沟道密度(沟道不再受硅表面限制,沟槽表面积可以更大)。
电容
MOSFET 是单极器件(除了体二极管)。开关速度主要取决于寄生电容的充放电。

有些取决于耗尽区宽度,即 VDS。
取决于操作点:

注意,对于负栅源电压,输入电容(尤其是 CGs)会进一步增加。这是因为如果 VGS 变为负值,则p 体中会发生积累。


