下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
2.5.1 电力场效应管的结构及原理
早期的电力场效应管采用水平结构（PMOS），器件的源极S、栅极G和漏极D均被置于硅片的一侧（与小功率MOS管相似），存在通态电阻大、频率特性差和硅片利用率低等缺点。
20世纪 70年代中期将LSIC垂直导电结构应用到电力场效应管的制作中，出现了VMOS结构。大幅提高了器件的电压阻断能力、载流能力和开关速度。
20世纪 80年代以来，利用二次扩散形成的P型区和N ＋ 型区在硅片表面的结深之差来形成极短沟道长度（1～ 2μm），研制成了垂直导电的双扩散场控晶体管，简称为VDMOS。
目前生产的VDMOS中绝大多数是N沟道增强型，这是由于P沟道器件在相同硅片面积下，其通态电阻是N型器件的 2～ 3倍。因此今后若无特别说明，均指N沟道增强型器件。
N沟道VDMOS管元胞结构与电气符号如图 2－32所示。
图 2－32 N沟道VDMOS管元胞结构与电气符号
指点迷津
VDMOS管元胞结构的特点
（1）垂直安装漏极（D），实现垂直导电，这不仅使硅片面积得以充分利用，而且可获得大的电流容量。
（2）设置了高电阻率的N－区，以提高电压容量。
（3）短沟道（1～ 2μm）降低了栅极下端SiO 2 层的栅沟本征电容和沟道电阻，提高了开关频率。
（4）载流子在沟道内沿表面流动，然后垂直流向漏极，便于高度集成化。通常一个VDMOS管由许多元胞并联组成。
由于在源极与漏极间形成了一个寄生二极管，因此VDMOS无法承受反向电压。
1）截止
如图 2－33所示，栅源电压 U GS ≤0或 0＜ U GS ≤ U T 时（ U T 为开启电压，又称阈值电压），漏极（D）与源极（S）之间相当于两个反向串联的二极管，不能形成导电沟道。所以， I D ＝0，VDMOS是关断的。
2）导通
如图 2－34所示，当 U GS ＞ U T 时，栅极下面的P型体区发生反型而形成导电沟道。若加至漏极电压 U DS ＞0，则会产生漏极电流 I D ，VDMOS开通。
图 2－33 VDMOS的截止
图 2－34 VDMOS的导通
3）漏极电流 I D
VDMOS的漏极电流 I D 受控于栅压UGS。