超结型MOS管工作原理

1：关端状态

垂直导电N+区夹在两边的P区中间，当MOS关断时，也就是G极的电压为0时，横向形成两个反向偏置的PN结：P和垂直导电N+、P+和外延epi层N-。栅极下面的的P区不能形成反型层产生导电沟道，左边P和中间垂直导电N+形成PN结反向偏置，右边P和中间垂直导电N+形成PN结反向偏置，PN结耗尽层增大，并建立横向水平电场。

当中间的N+的渗杂浓度和宽度控制得合适，就可以将中间的N+完全耗尽，这样在中间的N+就没有自由电荷，相当于本征半导体，中间的横向电场极高，只有外部电压大于内部的横向电场，才能将此区域击穿，所以，这个区域的耐压极高，远大于外延层的耐压，功率MOSFET管的耐压主要由外延层来决定。

2：开通状态

当G极加上驱动电压时，在G极的表面将积累正电荷，同时，吸引P区的电子到表面，将P区表面空穴中和，在栅极下面形成耗尽层，如图5示。随着G极的电压提高，栅极表面正电荷增强，进一步吸引P区电子到表面，这样，在G极下面的P型的沟道区中，积累负电荷，形成N型的反型层，同时，由于更多负电荷在P型表面积累，一些负电荷将扩散进入原来完全耗尽的垂直的 N+，横向的耗尽层越来越减小，横向的电场也越来越小。G极的电压进一步提高，P区更宽范围形成N型的反型层，最后，N+区域回到原来的高渗杂的状态，这样，就形成的低导通电阻的电流路径。另外还有一种介于平面和超结型结构中间的类型，是AOS开发的一种专利结构，虽然电流密度低于超结型，但抗大电流冲击能力非常优异。

超结型MOS管介绍

降低高压MOS管导通电阻的原理与方法

1、不同耐压的MOS管的导通电阻分布。不同耐压的MOS管，其导通电阻中各部分电阻比例分布也不同。如耐压30V的MOS管，其外延层电阻仅为总导通电阻的29%，耐压600V的MOS管的外延层电阻则是总导通电阻的96.5%。由此可以推断耐压800V的MOS管的导通电阻将几乎被外延层电阻占据。欲获得高阻断电压，就必须采用高电阻率的外延层，并增厚。这就是常规高压MOS管结构所导致的高导通电阻的根本原因。

2、降低高压MOS管导通电阻的思路。增加管芯面积虽能降低导通电阻，但成本的提高所付出的代价是商业品所不允许的。引入少数载流以上两种办法不能降低高压MOS管的导通电阻，所剩的思路就是如何将阻断高电压的低掺杂、高电阻率区域和导电通道的高掺杂、低电阻率分开解决。如除导通时低掺杂的高耐压外延层对导通电阻只能起增大作用外并无其他用途。这样，是否可以将导电通道以高掺杂较低电阻率实现，而在MOS管关断时，设法使这个通道以某种方式夹断，使整个器件耐压仅取决于低掺杂的N-外延层。基于这种思想，1988年INFINEON推出内建横向电场耐压为600V的COOLMOS管，使这一想法得以实现。内建横向电场的高压MOS管的剖面结构及高阻断电压低导通电阻的示意图如图所示。

与常规MOS管结构不同，内建横向电场的MOS管嵌入垂直P区将垂直导电区域的N区夹在中间，使MOS管关断时，垂直的P与N之间建立横向电场，并且垂直导电区域的N掺杂浓度高于其外延区N-的掺杂浓度。

VGS＜VTH时，由于被电场反型而产生的N型导电沟道不能形成，并且D，S间加正电压，使MOS管内部PN结反偏形成耗尽层，并将垂直导电的N区耗尽。这个耗尽层具有纵向高阻断电压，如图（b）所示，这时器件的耐压取决于P与N-的耐压。因此N-的低掺杂、高电阻率是必需的。

当CGS＞VTH时，被电场反型而产生的N型导电沟道形成。源极区的电子通过导电沟道进入被耗尽的垂直的N区中和正电荷，从而恢复被耗尽的N型特性，因此导电沟道形成。由于垂直N区具有较低的电阻率，因而导通电阻较常规MOS管将明显降低。

通过以上分析可以看到：阻断电压与导通电阻分别在不同的功能区域。将阻断电压与导通电阻功能分开，解决了阻断电压与导通电阻的矛盾，同时也将阻断时的表面PN结转化为掩埋PN结，在相同的N-掺杂浓度时，阻断电压还可进一步提高。

这些就是常规MOS管和COOLMOS管即本公司超结MOS管的不同之处，这里我也不过多的说超结MOS管有多好了，因为这两种MOS管的用途不一样，可以说是各有千秋啦，尺有所短寸有所长嘛。

超结MOS管产品特征

我们公司设计的超结MOS管是用先进的耐压原理和有话的设计结构，全新600V-900V系列产品为系统应用提供充足的耐压余量，简化系统设计难度，提高系统可靠性。满足客户对高耐压、低导通电阻和高效率超结MOS管的需求。

我们公司超结MOS管的主要特点是:

1：更耐压伟系统设计和应用提宫更充足余量

2：更低的导通电压，利于降低导通损耗

3：极低的栅极电荷，提供更快的开关速度

4：同规格下更小的封装体积，使系统更轻便

5：雪崩能力测试，确保产品质量可靠

MOS管工作原理

MOS管的工作原理(以N沟道增强型MOS场效应管)它是利用VGS来控制“感应电荷”的多少，以改变由这些“感应电荷”形成的导电沟道的状况，然后达到控制漏极电流的目的。在制造管子时，通过工艺使绝缘层中出现大量正离子，故在交界面的另一侧能感应出较多的负电荷，这些负电荷把高渗杂质的N区接通，形成了导电沟道，即使在VGS=0时也有较大的漏极电流ID。当栅极电压改变时，沟道内被感应的电荷量也改变，导电沟道的宽窄也随之而变，因而漏极电流ID随着栅极电压的变化而变化。（插图）

MOS管结构

MOSFET管是FET的一种(另一种是JFET)，能够被制形成加强型或耗尽型，P沟道或N沟道共4品种型，但实践应用的只要加强型的N沟道MOS管和加强型的P沟道MOS管，所以通常提到NMOS,或者PMOS指的就是这两种。至于为什么不运用耗尽型的MOS管，不提倡寻根究底。关于这两种加强型MOS管，比拟常用的是NMOS.缘由是导通电阻小，且容易制造。所以开关电源和马达驱动的应用中，普通都用NMOS下面的引见中，也多以NMOS为主。

MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在，这不是我们需求的，而是由于制造工艺限制产生的。寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路的时分要费事一些，但没有方法防止，后边再细致引见。在MOS管原理图上能够看到，漏极和源极之间有一个寄生二极管。这个叫体二极管，在驱动理性负载(如马达)，这个二极管很重要。顺便说一句，体二极管只在单个的MOS管中存在，在集成电路芯片内部通常是没有的。

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