功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其特性一、 功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管是電壓控制器件，在功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管中較多采用的是V溝槽工藝，這種工藝生產(chǎn)地管稱為VMOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管，它的柵極做成V型，有溝道短、耐壓能力強(qiáng)、跨導(dǎo)線性好、開關(guān)速度快等優(yōu)點(diǎn)，故在功率應(yīng)用領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，出現(xiàn)一種更好的叫TMOS管，它是在VMOS管基礎(chǔ)上改進(jìn)而成的，沒有V形槽，只形成了很短的導(dǎo)通溝槽。二、 功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管的基本參數(shù)及符號(hào)1.極限參數(shù)和符號(hào)（1） 漏源極間短路時(shí)，柵漏極間的耐壓VGDS（2） 漏源極間開路時(shí)，柵漏極間的耐壓VGSO（3） 柵源極在規(guī)定的偏壓下，漏源極間耐壓VDSX（4） 擊穿電壓BVDS（5） 柵極電流IG（6） 比較大漏電極耗散功率PD（7） 溝道溫度TGH，存儲(chǔ)溫度TSTG2.電氣特性參數(shù)和符號(hào)（1） 柵極漏電電流IGSS（2） 漏極電流IDSS（3） 夾斷電壓VP（4） 柵源極門檻極電壓VGS（th）（5） 導(dǎo)通時(shí)的漏極電流ID（on）（6） 輸入電容Ciss（7） 反向傳輸電容Crss（8） 導(dǎo)通時(shí)的漏源極間電阻RDS（on）（9） 導(dǎo)通延時(shí)時(shí)間td（on）（10）上升時(shí)間tr（11）截止延時(shí)時(shí)間td（off）（12）下降時(shí)間tf這些參數(shù)反映了功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管在開關(guān)工作狀態(tài)下的瞬間響應(yīng)特性，在功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管用于電機(jī)控制等用途時(shí)特別有用。功率半導(dǎo)體器件主要包括三大類：功率模組、功率集成電路（即PowerIC，簡(jiǎn)稱PIC，也稱功率IC）以及分立器件。中山光伏逆變功率器件MOS產(chǎn)品選型中低壓MOS產(chǎn)品

無(wú)錫商甲半導(dǎo)體有限公司有下列封裝產(chǎn)品

TO-92封裝

TO-92封裝主要適用于低壓MOS管，其電流控制在10A以下，耐壓值不超過60V。此外，高壓1N60/65也采用了這種封裝方式，旨在幫助降低產(chǎn)品成本。

TO-263封裝

TO-263封裝，作為TO-220封裝的衍生品，旨在提升生產(chǎn)效率和散熱性能。它能夠支持極高的電流和電壓，特別適用于中壓大電流MOS管，其電流范圍在150A以下，電壓則超過30V。這種封裝方式在電力電子領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。TO-252封裝

TO-252封裝，作為當(dāng)前主流的封裝方式之一，其適用范圍***。在高壓環(huán)境下，它能夠承受7N以下的壓力；而在中壓環(huán)境中，其電流容量則限制在70A以下。這種封裝方式因其優(yōu)越的電氣性能和穩(wěn)定性，在多個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。

SOP-8封裝

SOP-8封裝設(shè)計(jì)旨在降低成本，常用于中壓環(huán)境下電流容量低于50A，或低壓環(huán)境下60V左右的MOS管。 嘉興650V至1200V IGBT功率器件MOS產(chǎn)品選型批發(fā)價(jià)TO-252（DPAK） 表面貼裝型，底部焊盤散熱，安世LFPAK衍生技術(shù)（如汽車電子）。

平面結(jié)構(gòu)晶體管的缺點(diǎn)是如果提高額定電壓，漂移層會(huì)變厚，因此導(dǎo)通電阻會(huì)增加。MOSFET的額定電壓取決于垂直方向的漂移區(qū)的寬度和摻雜參數(shù)。為了提高額定電壓等級(jí)，通常增加漂移區(qū)的寬度同時(shí)降低摻雜的濃度，但會(huì)造成MOSFET的導(dǎo)通電阻大幅增加。同時(shí)，也是為了克服平面MOSFET的局限性，超結(jié)MOSFET應(yīng)運(yùn)而生。超結(jié)MOSFET利用了一種創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，明顯降低了導(dǎo)通電阻，同時(shí)維持了高擊穿電壓。那么，接下來(lái)要重點(diǎn)討論超結(jié)MOSFET（super junction mosfet）。

超結(jié)MOS（Super Junction Metal-Oxide-Semiconductor，簡(jiǎn)稱SJ-MOS）是電力電子領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的一類功率器件，其主要特征是在傳統(tǒng)MOSFET基礎(chǔ)上引入了超結(jié)結(jié)構(gòu)，使其在高電壓、大電流條件下具備更優(yōu)越的性能。超結(jié)MOS器件相較于傳統(tǒng)的MOSFET有著更低的導(dǎo)通電阻和更高的耐壓性能，廣泛應(yīng)用于高效能電力轉(zhuǎn)換領(lǐng)域，如開關(guān)電源、逆變器、電動(dòng)汽車、光伏發(fā)電等。

無(wú)錫商甲半導(dǎo)體有想公司的MOS管封裝可按其在PCB板上的安裝方式分為兩大類：插入式和表面貼裝式。插入式封裝中，MOSFET的管腳會(huì)穿過PCB板的安裝孔并與板上的焊點(diǎn)焊接，實(shí)現(xiàn)芯片與電路的連接。常見的插入式封裝類型包括雙列直插式封裝（DIP）、晶體管外形封裝（TO）以及插針網(wǎng)格陣列封裝（PGA）等。

插入式封裝插入式封裝中，MOSFET的管腳通過PCB板的安裝孔實(shí)現(xiàn)連接，常見的形式包括DIP、TO等。這種封裝方式常見于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，與表面貼裝式相對(duì)。其以可靠性見長(zhǎng)，并允許不同的安裝方式，但因插入式封裝需要在PCB板上鉆孔，增加了制造成本。

表面貼裝式封裝在表面貼裝技術(shù)中，MOSFET的管腳及散熱法蘭直接焊接在PCB板表面的特定焊盤上，從而實(shí)現(xiàn)了芯片與電路的緊密連接。這種封裝形式包括D-PAK、SOT等，正成為主流，支持小型化和高散熱性能。隨著科技的進(jìn)步，表面貼裝式封裝以其優(yōu)勢(shì)逐漸取代傳統(tǒng)的插入式封裝。 功率器件幾乎用于所有的電子制造業(yè)。

超結(jié)MOS的工藝原理在傳統(tǒng)的高壓MOSFET中，導(dǎo)通電阻隨著器件耐壓的增加呈現(xiàn)出立方關(guān)系增長(zhǎng)，這意味著在高壓下，器件的導(dǎo)通電阻非常高，影響效率。而超結(jié)MOS通過在漂移區(qū)內(nèi)構(gòu)建縱向的P型和N型層，使得電場(chǎng)在縱向方向上得到優(yōu)化。這種結(jié)構(gòu)可以在保持高耐壓的同時(shí)，大幅降低導(dǎo)通電阻。具體的工藝流程可分為以下幾個(gè)步驟：

1、摻雜與離子注入在超結(jié)MOS的漂移區(qū)，**重要的部分是形成交替的P型和N型摻雜區(qū)。這個(gè)過程需要精細(xì)的摻雜控制：

（1）離子注入通過離子注入工藝，分別在器件的漂移區(qū)進(jìn)行P型和N型雜質(zhì)的注入。離子注入的深度和濃度需要非常精確的控制，確保后續(xù)的超結(jié)結(jié)構(gòu)能夠均勻分布。

（2）多次摻雜與注入通常需要多次重復(fù)摻雜和注入過程，以在漂移區(qū)形成多個(gè)交替的P型和N型區(qū)域。 O-220/F 帶散熱片的塑料封裝，支持外接散熱，用于中等功率場(chǎng)景（如家電）。浙江代理功率器件MOS產(chǎn)品選型批發(fā)價(jià)

MOS管封裝是芯片穩(wěn)定工作的關(guān)鍵，提供保護(hù)、散熱與電氣連接。中山光伏逆變功率器件MOS產(chǎn)品選型中低壓MOS產(chǎn)品

超結(jié)MOS也是為了解決額定電壓提高而導(dǎo)通電阻增加的問題，超結(jié)結(jié)構(gòu)MOSFET在D端和S端排列多個(gè)垂直pn結(jié)的結(jié)構(gòu)，其結(jié)果是在保持高電壓的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了低導(dǎo)通電阻。超級(jí)結(jié)的存在突破了硅的理論極限，而且額定電壓越高，導(dǎo)通電阻的下降越明顯。以下圖為例，超結(jié)在S端和D端增加了長(zhǎng)長(zhǎng)的柱子，形成垂直的PN結(jié)，交替排列。N層和P層在漂移層中設(shè)置垂直溝槽，當(dāng)施加電壓時(shí)耗盡層水平擴(kuò)展，很快合并形成與溝槽深度相等的耗盡層。耗盡層擴(kuò)展至溝槽間距的一半，因此形成厚度等于溝槽深度的耗盡層。耗盡層的膨脹小且良好，允許漂移層雜質(zhì)濃度增加約5倍，從而可以降低RDS(ON)。中山光伏逆變功率器件MOS產(chǎn)品選型中低壓MOS產(chǎn)品