SiO_2/SiC界面对4H-SiC n-MOSFET反型沟道电子迁移率的影响--《半导体学报》2004年02期
SiO_2/SiC界面对4H-SiC n-MOSFET反型沟道电子迁移率的影响
【摘要】：提出了一种基于器件物理的 4 H- Si C n- MOSFET反型沟道电子迁移率模型 .该模型包括了界面态、晶格、杂质以及表面粗糙等散射机制的影响 ,其中界面态散射机制考虑了载流子的屏蔽效应 .利用此模型 ,研究了界面态、表面粗糙度等因素对迁移率的影响 ,模拟结果表明界面态和表面粗糙度是影响沟道电子迁移率的主要因素 .其中 ,界面态密度决定了沟道电子迁移率的最大值 ,而表面粗糙散射则制约着高场下的电子迁移率 .该模型能较好地应用于器件模拟 .
【作者单位】：
【关键词】：
【基金】：
【分类号】：TN386【正文快照】：
1　引言Si C是目前最受关注的宽带隙半导体材料 ,它具有优异的物理性质和电学特性 ,特别适用于制造高温、高频、大功率、光电子及抗辐射器件 .Si C同其它化合物半导体相比最大的优势就是能像 Si一样热生长氧化物 ,形成 Si O2 ,这就使得制造以 Si C为基的 MOSFET成为可能 .但
欢迎：、、)
支持CAJ、PDF文件格式，仅支持PDF格式
【引证文献】
中国期刊全文数据库
张雪锋;徐静平;邹晓;张兰君;;[J];半导体学报;2006年11期
戴振清;杨瑞霞;杨克武;;[J];半导体学报;2007年08期
徐静平;张兰君;张雪锋;;[J];固体电子学研究与进展;2008年02期
王德君;高明超;朱巧智;秦福文;宋世巍;王晓霞;;[J];固体电子学研究与进展;2009年03期
李春霞,徐静平,吴海平,黎沛涛;[J];微电子学;2005年05期
汤晓燕;张玉明;张义门;;[J];西安电子科技大学学报;2011年01期
中国博士学位论文全文数据库
戴振清;[D];河北工业大学;2007年
张雪锋;[D];华中科技大学;2008年
王文华;[D];中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）;2010年
中国硕士学位论文全文数据库
杨飞;[D];西安电子科技大学;2011年
吴海平;[D];华中科技大学;2004年
王海波;[D];大连理工大学;2007年
张兰君;[D];华中科技大学;2007年
【参考文献】
中国期刊全文数据库
王姝睿,刘忠立,梁桂荣,梁秀芹,马红芝;[J];半导体学报;2001年06期
郜锦侠,张义门,张玉明,汤晓燕;[J];半导体学报;2002年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库
汤晓燕,张义门,张玉明,郜锦侠,陈锐标;[J];半导体学报;2004年09期
郜锦侠,张义门,张玉明;[J];半导体学报;2004年10期
韩茹;杨银堂;;[J];固体电子学研究与进展;2007年01期
李春霞,徐静平,吴海平,黎沛涛;[J];微电子学;2005年05期
汤晓燕;张义门;张玉明;;[J];物理学报;2009年01期
韩茹;杨银堂;;[J];西安电子科技大学学报;2007年01期
中国博士学位论文全文数据库
汤晓燕;[D];西安电子科技大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库
吴海平;[D];华中科技大学;2004年
韩茹;[D];西安电子科技大学;2006年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库
李效白;[J];微纳电子技术;2004年11期
王姝睿,刘忠立,梁桂荣,梁秀芹,马红芝;[J];半导体学报;2001年06期
尚也淳,张义门,张玉明;[J];半导体学报;2001年07期
郜锦侠,张义门,张玉明,汤晓燕;[J];半导体学报;2002年04期
张雪锋;徐静平;邹晓;张兰君;;[J];半导体学报;2006年11期
王喜军;王军;杨会玲;何昕;魏仲慧;;[J];长春理工大学学报;2005年04期
黄美玲,张伯珩,边川平,李露瑶,达选福;[J];传感器技术;2005年08期
武利翻;[J];传感器世界;2005年02期
黄贤忠;张建霞;刘宗杰;;[J];测绘通报;2009年09期
陈国杰,曹辉,谢嘉宁;[J];电测与仪表;2004年11期
中国博士学位论文全文数据库
尚也淳;[D];西安电子科技大学;2001年
刘贵喜;[D];西安电子科技大学;2001年
刘亚侠;[D];中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）;2005年
李玲玲;[D];华中科技大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库
王富国;[D];大连理工大学;2000年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库
徐静平;张兰君;张雪锋;;[J];固体电子学研究与进展;2008年02期
王德君;王槿;陈素华;朱巧智;秦福文;;[J];固体电子学研究与进展;2009年04期
胥传金;顾晓峰;于宗光;;[J];微电子学;2007年06期
韩卫敏;杨永晖;;[J];微电子学;2008年06期
戴显英;李志;张鹤鸣;郝跃;王琳;查冬;王晓晨;付毅初;;[J];西安电子科技大学学报;2012年04期
中国博士学位论文全文数据库
邓集杰;[D];天津大学;2010年
张明宇;[D];中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）;2011年
杨利红;[D];中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）;2012年
卢振华;[D];中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）;2012年
朱宏殷;[D];中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）;2012年
马建立;[D];西安电子科技大学;2012年
宋庆文;[D];西安电子科技大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库
郑康伟;[D];大连理工大学;2010年
王水力;[D];电子科技大学;2011年
王小娜;[D];北京有色金属研究总院;2011年
程小强;[D];西安电子科技大学;2007年
赵亮;[D];大连理工大学;2008年
胥传金;[D];江南大学;2008年
张兰君;[D];华中科技大学;2007年
肖霞;[D];华中科技大学;2008年
施昊;[D];江南大学;2009年
王德龙;[D];西安电子科技大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库
张玉明,罗晋生,张义门;[J];半导体学报;1997年09期
张玉明,张义门,罗晋生;[J];半导体学报;1999年11期
尚也淳,张义门,张玉明;[J];半导体学报;2001年07期
臧岚,杨凯,张荣,沈波,陈志忠,陈鹏,周玉刚,郑有炓 ,黄振春;[J];半导体学报;1998年03期
王辉耀,王印月,宋青,王天民;[J];半导体学报;1998年08期
【相似文献】
中国期刊全文数据库
阎研,黄福敏,张树霖,朱邦芬,尚尔轶,范守善;[J];半导体学报;2001年06期
张滨,国玉军,傅淑云,才庆魁,张世伟,巴德纯;[J];中国激光;1999年01期
李丽萍;;[J];图书馆杂志;2011年05期
郭文胜,杜泉,朱丹,朱自强;[J];四川大学学报(自然科学版);1999年01期
唐守春,杨永强,王国荣,文效忠;[J];应用激光;1999年05期
姜岩峰,李思渊,刘肃,曹磊,薄建军;[J];半导体学报;2000年07期
王守国,张义门,张玉明,杨林安;[J];半导体学报;2002年12期
吴春瑜,沈桂芬,王颖,朱长纯,李玉魁,白纪彬;[J];功能材料与器件学报;2002年01期
王丽玉,谢家纯,刘文齐;[J];半导体光电;2004年01期
陈卫兵,钟德刚,徐静平,石迎生,余国义;[J];湘潭师范学院学报(自然科学版);2002年01期
中国重要会议论文全文数据库
陶亦亦;;[A];苏州市自然科学优秀学术论文汇编()[C];2010年
谢伟丽;刘鑫;;[A];第六次全国口腔修复学学术会议论文摘要汇编[C];2009年
伍翠兰;廖小舟;陈江华;;[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集（第7分册）[C];2010年
杨林;刘兵;邵友林;梁彤祥;唐春和;;[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集（第一卷·第4册）[C];2009年
高雅博;张艳锋;任俊;李灯华;高腾;孟胜;杨延莲;王琛;刘忠范;;[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年
杨万利;金志浩;乔冠军;;[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
王富国;;[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
董吉洪;李延春;王海萍;;[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
杨军;陈美玲;高宏;刘俊航;;[A];2010年中国铸造活动周论文集[C];2010年
唐学原;程健男;陆雪川;陈立富;;[A];中国空间科学学会空间材料专业委员会2011学术交流会论文集[C];2011年
中国重要报纸全文数据库
本报记者 穆强;[N];中国电子报;2002年
本报记者 陈德钦 实习记者 一木;[N];中国电子报;2002年
杜大健;[N];人民邮电;2002年
陈路 一木;[N];中国电子报;2002年
赵敏;[N];厂长经理日报;2002年
;[N];中国电子报;2002年
曹开彬;[N];中国计算机报;2000年
Amy Tsao Wang Johson译;[N];中国高新技术产业导报;2002年
众益;[N];经济信息时报;2000年
国泰君安证券研究所
陈楷颐;[N];中国建材报;2000年
中国博士学位论文全文数据库
程萍;[D];西安电子科技大学;2010年
赵寒月;[D];清华大学;2009年
马格林;[D];西安电子科技大学;2011年
苗瑞霞;[D];西安电子科技大学;2010年
吴仁兵;[D];浙江大学;2009年
魏艳君;[D];燕山大学;2010年
邹茂华;[D];重庆大学;2010年
张发生;[D];湖南大学;2010年
张晓东;[D];哈尔滨工业大学;2010年
苏剑峰;[D];中国科学技术大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库
潘国辉;[D];兰州大学;2006年
张智;[D];西安电子科技大学;2011年
盖庆丰;[D];西安电子科技大学;2010年
刘强;[D];西安电子科技大学;2011年
赵树峰;[D];西安理工大学;2010年
徐飞;[D];武汉理工大学;2010年
刘光辉;[D];重庆大学;2010年
范文宾;[D];合肥工业大学;2010年
郭鑫;[D];西安电子科技大学;2011年
黄鹤;[D];西安电子科技大学;2011年
&快捷付款方式
&订购知网充值卡
400-819-9993
《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司
同方知网数字出版技术股份有限公司
地址：北京清华大学 84-48信箱 知识超市公司
出版物经营许可证 新出发京批字第直0595号
订购热线：400-819-82499
服务热线：010--
在线咨询：
传真：010-
京公网安备75号mosfet并联设计及研究_图文_百度文库
两大类热门资源免费畅读
续费一年阅读会员，立省24元！
mosfet并联设计及研究
上传于||文档简介
&&m​o​s​f​e​t​并​联​设​计​及​研​究​(​电​力​电​子​课​程​设​计​)
阅读已结束，如果下载本文需要使用3下载券
想免费下载本文？
下载文档到电脑，查找使用更方便
还剩13页未读，继续阅读
你可能喜欢增强型、耗尽型MOS场效应管-技术文章-模拟与电源技术社区
增强型、耗尽型MOS场效应管
发布时间： 10:38:48
来源：互联网
根据导电方式的不同，MOSFET又分增强型、耗尽型。所谓增强型是指：当VGS=0时管子是呈截止状态，加上正确的VGS后，多数载流子被吸引到栅极，从而&增强&了该区域的载流子，形成导电沟道。
N沟道增强型MOSFET基本上是一种左右对称的拓扑结构，它是在P型半导体上生成一层SiO2 薄膜绝缘层，然后用光刻工艺扩散两个高掺杂的N型区，从N型区引出电极，一个是漏极D，一个是源极S。在源极和漏极之间的绝缘层上镀一层金属铝作为栅极G。
当VGS＝0 V时，漏源之间相当两个背靠背的二极管，在D、S之间加上电压不会在D、S间形成电流。
当栅极加有电压时，若0＜VGS＜VGS(th)时，通过栅极和衬底间形成的电容电场作用，将靠近栅极下方的P型半导体中的多子空穴向下方排斥，出现了一薄层负离子的耗尽层；同时将吸引其中的少子向表层运动，但数量有限，不足以形成导电沟道，将漏极和源极沟通，所以仍然不足以形成漏极电流ID。
进一步增加VGS，当VGS＞VGS(th)时（ VGS(th)称为开启电压），由于此时的栅极电压已经比较强，在靠近栅极下方的P型半导体表层中聚集较多的电子，可以形成沟道，将漏极和源极沟通。如果此时加有漏源电压，就可以形成漏极电流ID。在栅极下方形成的导电沟道中的电子，因与P型半导体的载流子空穴极性相反,故称为反型层。随着VGS的继续增加,ID将不断增加。在VGS＝0V时ID＝0，只有当VGS＞VGS(th)后才会出现漏极电流，所以,这种MOS管称为增强型MOS管。
VGS对漏极电流的控制关系可用iD＝f(VGS(th))|VDS=const这一曲线描述，称为转移特性曲线，见图1.。
转移特性曲线的斜率gm的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用。 gm的量纲为mA/V，所以gm也称为跨导。跨导。
图1. 转移特性曲线
图2&54（a）为N沟道增强型MOSFET的结构示意图，其电路符号如图2&54（b）所示。它是用一块掺杂浓度较低的P型硅片作为衬底，利用扩散工艺在衬底上扩散两个高掺杂浓度的N型区（用N+表示），并在此N型区上引出两个欧姆接触电极，分别称为源极（用S表示）和漏极（用D表示）。在源区、漏区之间的衬底表面覆盖一层二氧化硅（SiO2）绝缘层，在此绝缘层上沉积出金属铝层并引出电极作为栅极（用G表示）。从衬底引出一个欧姆接触电极称为衬底电极（用B表示）。由于栅极与其它电极之间是相互绝缘的，所以称它为绝缘栅型场效应管。图2&54（a）中的L为沟道长度，W为沟道宽度。
图2&54所示的MOSFET，当栅极G和源极S之间不加任何电压，即UGS=0
时,由于漏极和源极两个N+型区之间隔有P型衬底，相当于两个背靠背连接的PN结，它们之间的电阻高达1012W的数量级，也就是说D、S之间不具备导电的沟道，所以无论漏、源极之间加何种极性的电压，都不会产生漏极电流ID。
当将衬底B与源极S短接，在栅极G和源极S之间加正电压，即UGS﹥0时,如图2&55（a）所示，则在栅极与衬底之间产生一个由栅极指向衬底的电场。在这个电场的作用下，P衬底表面附近的空穴受到排斥将向下方运动，电子受电场的吸引向衬底表面运动，与衬底表面的空穴复合，形成了一层耗尽层。如果进一步提高UGS电压，使UGS达到某一电压UT时，P衬底表面层中空穴全部被排斥和耗尽，而自由电子大量地被吸引到表面层，由量变到质变，使表面层变成了自由电子为多子的N型层，称为&反型层&，如图2&55（b）所示。反型层将漏极D和源极S两个N+型区相连通，构成了漏、源极之间的N型导电沟道。把开始形成导电沟道所需的UGS值称为阈值电压或开启电压，用UT表示。显然，只有UGS﹥UT时才有沟道，而且UGS越大，沟道越厚，沟道的导通电阻越小，导电能力越强。这就是为什么把它称为增强型的缘故。
在UGS﹥UT的条件下，如果在漏极D和源极S之间加上正电压UDS，导电沟道就会有电流流通。漏极电流由漏区流向源区，因为沟道有一定的电阻，所以沿着沟道产生电压降，使沟道各点的电位沿沟道由漏区到源区逐渐减小，靠近漏区一端的电压UGD最小，其值为UGD=UGS－UDS,相应的沟道最薄；靠近源区一端的电压最大，等于UGS,相应的沟道最厚。这样就使得沟道厚度不再是均匀的，整个沟道呈倾斜状。随着UDS的增大，靠近漏区一端的沟道越来越薄。
当UDS增大到某一临界值，使UGD&UT时，漏端的沟道消失，只剩下耗尽层，把这种情况称为沟道&预夹断&，如图2&56（a）所示。继续增大UDS(即UDS＞UGS－UT)，夹断点向源极方向移动，如图2&56（b）所示。尽管夹断点在移动，但沟道区（源极S到夹断点）的电压降保持不变，仍等于UGS－UT。因此,UDS多余部分电压[UDS－(UGS－UT)]全部降到夹断区上，在夹断区内形成较强的电场。这时电子沿沟道从源极流向夹断区，当电子到达夹断区边缘时，受夹断区强电场的作用，会很快的漂移到漏极。
耗尽型。耗尽型是指，当VGS=0时即形成沟道，加上正确的VGS时，能使多数载流子流出沟道，因而&耗尽&了载流子，使管子转向截止。
耗尽型MOS场效应管，是在制造过程中，预先在SiO2绝缘层中掺入大量的正离子，因此，在UGS=0时，这些正离子产生的电场也能在P型衬底中&感应&出足够的电子，形成N型导电沟道。
当UDS&0时，将产生较大的漏极电流ID。如果使UGS&0，则它将削弱正离子所形成的电场，使N沟道变窄，从而使ID减小。当UGS更负，达到某一数值时沟道消失，ID=0。使ID=0的UGS我们也称为夹断电压，仍用UP表示。UGS&UP沟道消失，称为耗尽型。
N沟道耗尽型MOSFET的结构与增强型MOSFET结构类似，只有一点不同，就是N沟道耗尽型MOSFET在栅极电压uGS=0时，沟道已经存在。该N沟道是在制造过程中应用离子注入法预先在衬底的表面，在D、S之间制造的，称之为初始沟道。N沟道耗尽型MOSFET的结构和符号如图1.（a）所示，它是在栅极下方的SiO2绝缘层中掺入了大量的金属正离子。所以当VGS＝0时，这些正离子已经感应出反型层，形成了沟道。于是，只要有漏源电压，就有漏极电流存在。当VGS＞0时，将使ID进一步增加。VGS＜0时，随着VGS的减小漏极电流逐渐减小，直至ID＝0。对应ID＝0的VGS称为夹断电压，用符号VGS(off)表示，有时也用VP表示。N沟道耗尽型MOSFET的转移特性曲线如图1.（b）所示。
(a) 结构示意图 　　　　　　(b) 转移特性曲线
N沟道耗尽型MOSFET的结构和转移特性曲线
由于耗尽型MOSFET在uGS=0时，漏源之间的沟道已经存在，所以只要加上uDS,就有iD流通。如果增加正向栅压uGS，栅极与衬底之间的电场将使沟道中感应更多的电子，沟道变厚，沟道的电导增大。
如果在栅极加负电压（即uGS＜0＝，就会在相对应的衬底表面感应出正电荷，这些正电荷抵消N沟道中的电子，从而在衬底表面产生一个耗尽层，使沟道变窄，沟道电导减小。当负栅压增大到某一电压Up时，耗尽区扩展到整个沟道，沟道完全被夹断（耗尽），这时即使uDS仍存在，也不会产生漏极电流，即iD=0。UP称为夹断电压或阈值电压，其值通常在&1V&10V之间N沟道耗尽型MOSFET的输出特性曲线和转移特性曲线分别如图2&60（a）、（b）所示。
在可变电阻区内，iD与uDS、uGS的关系仍为
在恒流区，iD与uGS的关系仍满足式（2&81），即
若考虑uDS的影响，iD可近似为
对耗尽型场效应管来说，式（2&84）也可表示为
式中，IDSS称为uGS=0时的饱和漏电流，其值为
P沟道MOSFET的工作原理与N沟道MOSFET完全相同，只不过导电的载流子不同，供电电压极性不同而已。这如同双极型三极管有NPN型和PNP型一样。
Tel: 3-8070
备案号: 苏ICP备号-2MOSFET详解-电子产品世界论坛
MOSFET详解
请记住技术确实没有用，但是没有技术更要饭啊！
& && &最大额定参数，所有数值取得条件(Ta=25℃)
VDSS 最大漏-源电压
在栅源短接，漏-源额定电压(VDSS)是指漏-源未发生雪崩击穿前所能施加的最大电压。根据温度的不同，实际雪崩击穿电压可能低于额定VDSS。关于V(BR)DSS的详细描述请参见静电学特性.
VGS 最大栅源电压
VGS额定电压是栅源两极间可以施加的最大电压。设定该额定电压的主要目的是防止电压过高导致的栅氧化层损伤。实际栅氧化层可承受的电压远高于额定电压，但是会随制造工艺的不同而改变，因此保持VGS在额定电压以内可以保证应用的可靠性。
ID - 连续漏电流
ID定义为芯片在最大额定结温TJ(max)下，管表面温度在25℃或者更高温度下，可允许的最大连续直流电流。该参数为结与管壳之间额定热阻RθJC和管壳温度的函数：
ID中并不包含开关损耗，并且实际使用时保持管表面温度在25℃（Tcase）也很难。因此，硬开关应用中实际开关电流通常小于ID 额定值@ TC = 25℃的一半，通常在1/3～1/4。补充，如果采用热阻JA的话可以估算出特定温度下的ID，这个值更有现实意义。
IDM -脉冲漏极电流
该参数反映了器件可以处理的脉冲电流的高低，脉冲电流要远高于连续的直流电流。定义IDM的目的在于：线的欧姆区。对于一定的栅-源电压，MOSFET导 通后，存在最大的漏极电流。如图所示，对于给定的一个栅-源电压，如果工作点位于线性区域内，漏极电流的增大会提高漏-源电压，由此增大导通损耗。长时间 工作在大功率之下，将导致器件失效。因此，在典型栅极驱动电压下，需要将额定IDM设定在区域之下。区域的分界点在Vgs和曲线相交点。
因此需要设定电流密度上限，防止芯片温度过高而烧毁。这本质上是为了防止过高电流流经封装引线，因为在某些情况下，整个芯片上最“薄弱的连接”不是芯片，而是封装引线。
考虑到热效应对于IDM的限制，温度的升高依赖于脉冲宽度，脉冲间的时间间隔，散热状况，RDS(on)以及脉冲电流的波形和幅度。单纯满足脉冲电流不超 出IDM上限并不能保证结温不超过最大允许值。可以参考热性能与机械性能中关于瞬时热阻的讨论，来估计脉冲电流下结温的情况。
PD -容许沟道总功耗
容许沟道总功耗标定了器件可以消散的最大功耗，可以表示为最大结温和管壳温度为25℃时热阻的函数。
TJ, TSTG-工作温度和存储环境温度的范围
这两个参数标定了器件工作和存储环境所允许的结温区间。设定这样的温度范围是为了满足器件最短工作寿命的要求。如果确保器件工作在这个温度区间内，将极大地延长其工作寿命。
EAS-单脉冲雪崩击穿能量
如果电压过冲值(通常由于漏电流和杂散电感造成)未超过击穿电压，则器件不会发生雪崩击穿，因此也就不需要消散雪崩击穿的能力。雪崩击穿能量标定了器件可以容忍的瞬时过冲电压的安全值，其依赖于雪崩击穿需要消散的能量。
定义额定雪崩击穿能量的器件通常也会定义额定EAS。额定雪崩击穿能量与额定UIS具有相似的意义。EAS标定了器件可以安全吸收反向雪崩击穿能量的高低。
L是电感值，iD为电感上流过的电流峰值，其会突然转换为测量器件的漏极电流。电感上产生的电压超过MOSFET击穿电压后，将导致雪崩击穿。雪崩击穿发 生时，即使 MOSFET处于关断状态，电感上的电流同样会流过MOSFET器件。电感上所储存的能量与杂散电感上存储，由MOSFET消散的能量类似。
MOSFET并联后，不同器件之间的击穿电压很难完全相同。通常情况是：某个器件率先发生雪崩击穿，随后所有的雪崩击穿电流(能量)都从该器件流过。
EAR -重复雪崩能量
重复雪崩能量已经成为“工业标准”，但是在没有设定频率，其它损耗以及冷却量的情况下，该参数没有任何意义。散热(冷却)状况经常制约着重复雪崩能量。对于雪崩击穿所产生的能量高低也很难预测。
额定EAR的真实意义在于标定了器件所能承受的反复雪崩击穿能量。该定义的前提条件是：不对频率做任何限制，从而器件不会过热，这对于任何可能发生雪崩击 穿的器件都是现实的。在验证器件设计的过程中，最好可以测量处于工作状态的器件或者热沉的温度，来观察MOSFET器件是否存在过热情况，特别是对于可能 发生雪崩击穿的器件。
IAR - 雪崩击穿电流
对于某些器件，雪崩击穿过程中芯片上电流集边的倾向要求对雪崩电流IAR进行限制。这样，雪崩电流变成雪崩击穿能量规格的“精细阐述”；其揭示了器件真正的能力。
第二部分 静态电特性
V(BR)DSS：漏-源击穿电压(破坏电压)
V(BR)DSS（有时候叫做BVDSS）是指在特定的温度和栅源短接情况下，流过漏极电流达到一个特定值时的漏源电压。这种情况下的漏源电压为雪崩击穿电压。
V(BR)DSS是正温度系数，温度低时V(BR)DSS小于25℃时的漏源电压的最大额定值。在-50℃, V(BR)DSS大约是25℃时最大漏源额定电压的90%。
VGS(th)，VGS(off)：阈值电压
VGS(th)是指加的栅源电压能使漏极开始有电流，或关断MOSFET时电流消失时的电压，测试的条件（漏极电流，漏源电压，结温）也是有规格的。正常 情况下，所有的MOS栅极器件的阈值电压都会有所不同。因此，VGS(th)的变化范围是规定好的。VGS(th)是负温度系数，当温度上升 时，MOSFET将会在比较低的栅源电压下开启。
RDS(on)：导通电阻
RDS(on)是指在特定的漏电流（通常为ID电流的一半）、栅源电压和25℃的情况下测得的漏-源电阻。
IDSS：零栅压漏极电流
IDSS是指在当栅源电压为零时，在特定的漏源电压下的漏源之间泄漏电流。既然泄漏电流随着温度的增加而增大，IDSS在室温和高温下都有规定。漏电流造成的功耗可以用IDSS乘以漏源之间的电压计算，通常这部分功耗可以忽略不计。
IGSS ―栅源漏电流
IGSS是指在特定的栅源电压情况下流过栅极的漏电流。
第三部分 动态电特性
Ciss ：输入电容
将漏源短接，用交流信号测得的栅极和源极之间的电容就是输入电容。Ciss是由栅漏电容Cgd和栅源电容Cgs并联而成，或者Ciss = Cgs +Cgd。当输入电容充电致阈值电压时器件才能开启，放电致一定值时器件才可以关断。因此驱动电路和Ciss对器件的开启和关断延时有着直接的影响。
Coss ：输出电容
将栅源短接，用交流信号测得的漏极和源极之间的电容就是输出电容。Coss是由漏源电容Cds和栅漏电容Cgd并联而成，或者Coss = Cds +Cgd对于软开关的应用，Coss非常重要，因为它可能引起电路的谐振
Crss ：反向传输电容
在源极接地的情况下，测得的漏极和栅极之间的电容为反向传输电容。反向传输电容等同于栅漏电容。Cres =Cgd，反向传输电容也常叫做米勒电容，对于开关的上升和下降时间来说是其中一个重要的参数，他还影响这关断延时时间。电容随着漏源电压的增加而减小， 尤其是输出电容和反向传输电容。
Qgs, Qgd, 和 Qg ：栅电荷
栅电荷值反应存储在端子间电容上的电荷，既然开关的瞬间，电容上的电荷随电压的变化而变化，所以设计栅驱动电路时经常要考虑栅电荷的影响。
Qgs从0电荷开始到第一个拐点处，Qgd是从第一个拐点到第二个拐点之间部分（也叫做“米勒”电荷），Qg是从0点到vGS等于一个特定的驱动电压的部分。
漏电流和漏源电压的变化对栅电荷值影响比较小，而且栅电荷不随温度的变化。测试条件是规定好的。栅电荷的曲线图体现在数据表中，包括固定漏电流和变化漏源 电压情况下所对应的栅电荷变化曲线。在图中平台电压VGS(pl)随着电流的增大增加的比较小（随着电流的降低也会降低）。平台电压也正比于阈值电压，所 以不同的阈值电压将会产生不同的平台电压。
下面这个图更加详细，应用一下：
td(on) ：导通延时时间
导通延时时间是从当栅源电压上升到10%栅驱动电压时到漏电流升到规定电流的10%时所经历的时间。
td(off) ：关断延时时间
关断延时时间是从当栅源电压下降到90%栅驱动电压时到漏电流降至规定电流的90%时所经历的时间。这显示电流传输到负载之前所经历的延迟。
tr ：上升时间
上升时间是漏极电流从10%上升到90%所经历的时间。
tf ：下降时间
下降时间是漏极电流从90%下降到10%所经历的时间。
数据表中的参数分为两类:即最大额定值和电气特性值。对于前者,在任何情况下都不能超过，否则器件将永久损害;对于后者,一般以最小值、最大值、和 典型值的形式给出，它们的值与测试方法和应用条件密切相关。在实际应用中，若超出电气特性值，器件本身并不一定损坏，但如果设计裕度不足，可能导致电路工 作失常。
在功率MOSFET的数据表给出的参数中, 通常最为关心的基本参数为、、Qgs、和Vgs。更为高级一些的参数,如ID、Rthjc、SOA、Transfer Curve、EAS等，将在本文的下篇中再做介绍。
为了使每个参数的说明更具备直观性和易于理解，选用了英飞凌公司的功率MOSFET，型号为 IPD90N06S4-04(http:///optimos-T)。本文中所有的表格和图表也是从 IPD90N06S4-04中摘录出来的。下面就对这些参数做逐一的介绍。
&: 通态电阻。是和温度和Vgs相关的参数，是MOSFET重要的参数之一。在数据表中，给出了在室温下的典型值和最大值，并给出了得到这个值的测试条件，详见下表。
除了表格以外，数据表中还给出了通态电阻随着结温变化的数据图。从图中可以看出，结温越高，通态电阻越高。正是由于这个特性，当单个功率MOSFET的电流容量不够时，可以采用多个同类型的功率MOSFET并联来进行扩流。
如果需要计算在指定温度下的，可以采用以下的计算公式。
上式中 为与工艺技术有关的常数，对于英飞凌的此类功率MOSFET，可以采用0.4作为常数值。如果需要快速的估算，可以粗略认为：在最高结温下的 通态电阻是室温下通态电阻的2倍。下表的曲线给出了随环境温度变化的关系。
:定义了MOSFET的源级和漏级的最大能购承受的直流电压。在数据表中,此参数都会在数据表的首页给出。注意给出的值是在室温下的值。
此外，数据表中还会给出在全温范围内(-55 C…+175 C)&随着温度变化的曲线。
从上表中可以看出，是随着温度变化的，所以在设计中要注意在极限温度下的&仍然能够满足系统电源对&的要求。
Qgs：数据表中给出了为了使功率MOSFET导通时在给定了的Vds电压下，当Qgs变化时的栅级电荷变化的曲线。从图表中可以看出，为了使MOSFET完全导通，Qgs的典型值约等于10V，由于器件完全导通，可以减少器件的静态损耗。
Vgs:描述了在指定了漏级电流下需要的栅源电压。数据表中给出的是在室温下，当Vds= Vgs时，漏极电流在微安等级时的Vgs电压。数据表中给出了最小值、典型值和最大值。
需要注意的是，在同样的漏极电流下，Vgs电压会随着结温的升高而减小。在高结温的情况下，漏极电流已经接近达到了Idss&(漏极电流)。为此，数据表中还会给出一条比常温下指定电流大10倍的漏极电流曲线作为设计参考。如下图所示。
以上介绍了在功率MOSFET数据表中最为设计者关心的基本参数、、Qgs、和Vgs。
为了更深入的理解功率MOSFET的其它一些参数，本文仍然选用英飞凌公司的功率MOSFET为例，型号为 IPD90N06S4-04()。为了使每个参数的说明更具备直观性和易于理解，所 有的表格和图表也是从IPD90N06S4-04中摘录出来的。下面就对这些参数做逐一的介绍。
如果需要更好的理解功率MOSFET，则需要了解更多的一些参数，这些参数对于设计都是十分必要和有用的。这些参数是ID、Rthjc、SOA、Transfer Curve、和EAS。
ID:定义了在室温下漏级可以长期工作的电流。需要注意的是，这个ID电流的是在Vgs在给定电压下，TC=25℃下的ID电流值。
ID的大小可以由以下的公式计算：
以IPD90N06S4-04为例，计算出的结果等于169A。为何在数据表上只标注90A呢？这是因为最大的电流受限于封装脚位与焊线直径，在数据表的注释1）中可以看到详细的解释。如下表所示：
此外，数据表中还给出了ID和结温之间的曲线关系。从下表中可以看出，当环境温度升高时,&&ID会随着温度而变化。在最差的情况下,需要考虑在最大环境温度下的ID的电流仍然满足电路设计的正常电流的要求。
Rthjc：温阻是对设计者需要非常
关注的设计参数，特别是当需要计算功率MOSFET在单脉冲和不同占空比时的功率损耗时，就需要查看这个数据表来进行设计估算。笔者将在如何用数据表来进行设计估算中来具体解释。
SOA：功率MOSFET的过载能力较低，为了保证器件安全工作，具有较高的稳定性和较长的寿命，对器件承受的电流、电压、和功率有一定的限制。把这种限制用Uds-Id坐 标平面表示，便构成功率MOSFET的安全工作区 （Safe Operating Area，缩称SOA）。同一种器件，其SOA的大小与偏置电压、冷却条件、和开关方式等都有关系。如果要细分SOA，还有二种分法。按栅极偏置分为正偏 置SOA和反偏置SOA；按信号占空比来分为直流SOA、单脉冲SOA、和重复脉冲SOA。
功率MOSFET在开通过程及稳定导通时必须保持栅极的正确偏置，正偏置SOA是器件处于通态下容许的工作范围；相反，当关断器件时，为了提高关断速度和可靠性，需要使栅极处于反偏置，所以反偏置SOA是器件关断时容许的工作范围。
直流SOA相当于占空比－&1是的工作条件；单脉冲SOA则对应于占空比－& 0时的工作条件；重复脉冲SOA对应于占空比在0 & D & 1时的工作条件。从数据表上可以看出：单脉冲SOA最大，重复脉冲SOA次之，直流SOA最窄。
Transfer Curve：是用图表的方式表达出ID和Vgs的函数关系。厂商会给出在不同环境温度下的三条曲线。通常这三条曲线都会相交与一点，这个点叫做温度稳定点。
如果加在MOSFET的Vgs低于温度稳定点（在IPD90N06S4-04中是Vgs&6.2V），此时的MOSFET是正温度系数的，就是說，ID的电流是随着结温同时增加的。在设计中，当应用在大电流的设计中时，应避免使功率MOSFET工作在在正温度系数区域。
当Vgs超过温度稳定点（在IPD90N06S4-04中是Vgs&6.2V）, MOSFET是正温度系数的, 就是說，ID的电流是随着结温的增加是减少的。这在实际应用中是一个非常好的特性，特别是是在大电流的设计应用中时，这个特性会帮助功率MOSFET通过减少ID电流来减少结温的增加。
EAS: 为了了解在雪崩电 流情况下功率MOSFET的工作情况，数据表中给出了雪崩电流和时间对应的曲线，这个曲线上可以读出在相应的雪崩电流下，功率MOSFET在不损坏的情况 下能够承受的时间。对于同样的雪崩能量，如果雪崩电流减少，能够承受的时间会变长，反之亦然。环境温度对于雪崩电流的等级也有影响，当环境温度升高时，由 于收到最大结温的限制，能够承受的雪崩电流会减少。
数据表中给出了功率MOSFET能够承受的雪崩能量的值。在次例子中，室温下的EAS=331mJ
上表给出的只是在室温下的EAS，在设计中还需要用到在不同环境温度下的EAS，厂商在数据表中也会给出，如下图所示。
关键词：&&&&
匿名不能发帖！请先 [
Copyright (C) 《电子产品世界》杂志社 版权所有