第二部分：MOSFET的結(jié)構(gòu)及其特點

1 平面橫向Lateral導(dǎo)電MOSFET

1.1增加或減少門極電壓會增大或減少N溝道的大小，以此控制器件導(dǎo)通

1.2沒有充分應(yīng)用芯片的尺寸，電流和電壓額定值有限

1.3 CMOS工藝，適合低壓信號管，如微處理器，運放，數(shù)字電路

1.4低的電容，快的開關(guān)速度

平面水平導(dǎo)電型功率MOSFET結(jié)構(gòu)圖 

2平面垂直導(dǎo)電型功率MOSFET管

2.1 D-MOSFET (VDMOSFET)：Vertical Double-diffused MOSFET，垂直導(dǎo)電雙擴散，70年代商業(yè)應(yīng)用

2.2 平面Planar門極結(jié)構(gòu)：n-type channel is defined by the difference in the lateral extension of the junctions under the gate electrode. The voltage blocking capability is determined by the doping and thickness of the N-drift region.

平面水平導(dǎo)電型功率MOSFET工作原理

1截止：漏源極間加正電源，柵源極間電壓為零。P基區(qū)與N漂移區(qū)之間形成的PN結(jié)反偏，漏源極之間無電流流過。

2導(dǎo)電：在柵源極間加正電壓UGS，柵極是絕緣的，所以不會有柵極電流流過。但柵極的正電壓會將其下面P區(qū)中的空穴推開，而將P區(qū)中的少子—電子吸引到柵極下面的P區(qū)表面。

當(dāng)UGS大于UT（開啟電壓或閾值電壓）時，柵極下P區(qū)表面的電子濃度將超過空穴濃度，使P型半導(dǎo)體反型成N型而成為反型層，該反型層形成N溝道而使PN結(jié)消失，漏極和源極導(dǎo)電。  

平面垂直導(dǎo)電型功率MOSFET工作原理和上面水平導(dǎo)電型相同,但可以看到,在平面垂直導(dǎo)

3.1 V型溝槽：不容易生產(chǎn)，V尖角容易形成高的電場.

3.2 U型溝槽： U-MOSFET結(jié)構(gòu)90年代商業(yè)化應(yīng)用，平面型的演變，切開翻轉(zhuǎn)90度。 Silicon表面刻溝槽，The N-type channel is formed on the side-wall of the trench at the surface of the P-base region. The channel length is determined by the difference in vertical extension of the P-base and N+ source regions as controlled by the ion-implant energies and drive times。柵結(jié)構(gòu)不與裸片表面平行而是構(gòu)建在溝道之中垂直于表面，因此占用空間較少且使電流流動真正垂直，最小化基本單元面積(cell pitch小)，在相同的占位空間中可以集成更多的單元從而降低RDSON .

3.3 U-MOSFET structure reduce the on-state resistance by elimination of the JFET component .

營長好，

3氧化隔離層 Oxide Isolation Layer ：防止電流在門極和其它兩電極間D、S極流動，但并不阻斷電場 Electric Field.

這句話的意思是否可以理解為無論GS之間電壓為多少，GS之間都不會形成通路嗎？

 4 SGT技術(shù)

在GD之間加一個屏蔽層，屏蔽層連接到S,從而大大減小米勒電容，降低器件的開關(guān)損耗，提高工作頻率，另，它也是二維方向的耗盡，因此小的距離可以得到高的耐壓，也可以進一步降低導(dǎo)通電阻

5 HV MOSFET&SUPER JUNCTION

5.1 高壓常見是Planar MOS，避免采用復(fù)雜腐蝕挖溝槽，工藝簡單。
5.2 超結(jié)相對平面結(jié)構(gòu)，兩個垂直P阱條之間垂直高摻雜N+擴散區(qū)域,為電子構(gòu)建一條低阻通路,直到SIO2層下的導(dǎo)電溝道旁
低濃度垂直P阱條: 耐壓設(shè)計,導(dǎo)電溝道長度(垂直P阱條寬度)會增加。N+擴散區(qū)域開口喇叭形狀是由于垂直貫穿到N+襯底層的N+擴散區(qū)域的側(cè)向擴散形成

形成短路后這個MOSFET就掛了吧？

采用不同的摻雜工藝，通過擴散作用，可以得到P型或N型半導(dǎo)體.襯底通常是塊半導(dǎo)體硅或鍺基片. 摻3價元素形成P, 會在半導(dǎo)體內(nèi)部形成帶正電的空穴; 摻5價元素形成N. 會在半導(dǎo)體內(nèi)部形成帶負電的自由電子

P和N的交界面就形成空間電荷區(qū)稱PN結(jié),PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴Ｔ?/span>P型半導(dǎo)體中有許多帶正電荷的空穴和帶負電荷的電離雜質(zhì)。在電場的作用下，空穴是可以移動的，而電離雜質(zhì)（離子）是固定不動的。N 型半導(dǎo)體中有許多可動的負電子和固定的正離子。當(dāng)P型和N型半導(dǎo)體接觸時，在界面附近空穴從P型半導(dǎo)體向N型半導(dǎo)體擴散，電子從N型半導(dǎo)體向P型半導(dǎo)體擴散?？昭ê碗娮酉嘤龆鴱?fù)合，載流子消失。因此在界面附近的結(jié)區(qū)中有一段距離缺少載流子，卻有分布在空間的帶電的固定離子，稱為空間電荷區(qū)。P 型半導(dǎo)體一邊的空間電荷是負離子，N 型半導(dǎo)體一邊的空間電荷是正離子。正負離子在界面附近產(chǎn)生電場，這電場阻止載流子進一步擴散，達到平衡。

在PN結(jié)上外加一電壓，如果P型一邊接正極，N型一邊接負極，電流便從P型一邊流向N型一邊，空穴和電子都向界面運動，使空間電荷區(qū)變窄，電流可以順利通過。如果N型一邊接外加電壓的正極，P型一邊接負極，則空穴和電子都向遠離界面的方向運動，使空間電荷區(qū)變寬，電流不能流過。這就是PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/span>.

PN結(jié)加反向電壓時，空間電荷區(qū)變寬，區(qū)中電場增強。反向電壓增大到一定程度時，反向電流將突然增大。如果外電路不能限制電流，則電流會大到將PN結(jié)燒毀。反向電流突然增大時的電壓稱擊穿電壓?；镜膿舸C構(gòu)有兩種，即隧道擊穿（也叫齊納擊穿）和雪崩擊穿，前者擊穿電壓小于6V，有負的溫度系數(shù)，后者擊穿電壓大于6V，有正的溫度系數(shù)。PN結(jié)加反向電壓時，空間電荷區(qū)中的正負電荷構(gòu)成一個電容性的器件。它的電容量隨外加電壓改變。

根據(jù)PN結(jié)的材料、摻雜分布、幾何結(jié)構(gòu)和偏置條件的不同，利用其基本特性可以制造多種功能的晶體二極管。

PN結(jié)的平衡態(tài)，是指PN結(jié)內(nèi)的溫度均勻、穩(wěn)定，沒有外加電場、外加磁場、光照和輻射等外界因素的作用，宏觀上達到穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。 

制造PN結(jié)的方法有合金法、擴散法、離子注入法和外延生長法等。