功率MOS场效应晶体管电参数指标中规定的电参数一般分为三大类:直流参数、交流参数和极限参数。直流参数包括:漏源击穿电压BVDSS,静态漏源导通电阻RDS(on),栅阈值电压VGS(th),正向跨导gfs等;交流参数包括:输入电容Ciss、输出电容Coss,反向传递电容Crss,开关时间ton、ts、tf等;极限参数包括:连续电流ID和脉冲漏电流IDM,最大耗散功率PD,栅源电压VGS,单脉冲雪崩耐量EAS等。
功率MOS场效应晶体管的设计任务就是根据用户使用要求,确定主要电学参数指标,设计出满足参数指标要求的纵向参数、横向参数和热学参数。
功率MOS场效应晶体管在实际设计过程中,主要从以下几个方面进行设计:功率MOS场效应晶体管的结构设计、功率MOS场效应晶体管的主要电参数设计、功率MOS场效应晶体管的工艺设计以及功率MOS场效应晶体管的零部件设计。
由产品电参数指标可知,该产品具有漏源击穿电压(BVDSS)、导通电阻低、电流容量高、耗散功率大、抗静电击穿能力强等特点。产品具有电压控制、快开关速度、易并联以及电参数温度稳定性高。非常适合应用于开关电源、马达驱动、逆
表1 产品电参数指标(25℃)
外延区电阻率:
漏源击穿电压越大,外延层掺杂浓度越小 (电阻率越大),对于平行平面结,外延层掺杂浓度为:
但是,在实际VDMOS结构中,PN结并不是理想的平行平面结,采用平面扩散或离子注入工艺制备的PN结边缘为柱面结或球面结,由于不可避免的边缘效应,尽管有各种终端结构,仍不能避免PN结提前击穿。因此,在设计中我们必须留出充分的余量,在计算中将BV乘以一个系数K。通常当漏源击穿电压大于200V时,K取0.7。所以上式变为:
产品电参数指标给出的漏源击穿电压的下限为500V,考虑20%的裕量,设计漏源击穿电压值为600V,带入(2)式计算得到N外延层掺杂浓度Nb=3.24×1014 cm-3。
根据掺杂浓度与电阻率的关系,外延层电阻率设计为:
所设计的外延层电阻率的范围为:
14Ω.cm<ρ<16Ω.cm
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