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下面将描述另一种抑制肖特基接触处电场强度的方法。这种方法是将金属-氧化层-半导体（MOS）结构设置在肖特基接触周围所刻蚀的沟槽内。在反向偏压状态下，沟槽之间的区域耗尽，在肖特基接触下产生势垒，避免在半导体体内产生大电场强度。这种器件结构被称为“沟槽MOS势垒控制肖特基（TMBS）二极管”结构。与JBS和TSBS二极管结构一样，用于形成势垒的MOS结构深度与总漂移区厚度相比比较小。在该器件理念中，MOS结构用于抑制肖特基接触处电场强度，但不能用于形成漂移区中的电场。
在TMBS二极管中，当二极管正向偏置时，设计通态电流流经沟槽间未耗尽的间隙。与JBS和TSBS结构相比，采用MOS结构，沟槽间的空间很少耗尽，这使得该区域的电阻更小。当施加反向偏置电压时，MOS结构形成深耗尽区，深耗尽区在沟槽间延伸，在肖特基接触下形成势垒。这抑制了肖特基接触处的电场强度，防止在普通肖特基整流器中出现的由反向偏置电压所引起的漏电流的大量增加。在设计TMBS整流器时，要观察氧化层中的电场强度以确保其处于硅器件的可靠工作范围之内。对于碳化硅器件来说，氧化层中的电场强度超过了引起破坏性失效的损坏强度。因此TMBS概念不适用于碳化硅器件的开发。
（TMBS）二极管结构如图2.56所示。由MOS沟槽区和肖特基区组成，在反向阻断状态下，形成势垒能够屏蔽肖特基接触（在位置B处）。势垒的大小取决于沟槽间距和沟槽深度。较小的间距和较大的沟槽深度有利于增加势垒的大小，从而导致肖特基接触处电场强度有更大的减小。肖特基接触处电场强度的减小使势垒降低效应和场发射效应减弱，这有利于降低高反向偏压下的漏电流。然而，在沟槽的尖角处会产生大电场强度，导致氧化层中的局部大电场强度的产生，从而降低了可靠性。此外，在肖特基接触的B位置下产生的势垒也取决于氧化层厚度。
图2.56 TMBS二极管结构
沟槽间距的选择原则：在通态期间肖特基接触下存在未耗尽区，能实现单极型传导，并具有低通态压降。在导通电流传导期间，内置MOS结构的沟槽间的空间很少耗尽。与JBS和TSBS二极管相比，这有利于减小沟槽间漂移区的电阻。
TMBS结构首先可以通过在半导体表面上淀积的氮化硅层来制造。该氮化硅以一定的图案形式开窗口，用来腐蚀沟槽。沟槽用氮化硅作为掩模层，采用反应等离子刻蚀工艺形成。然后通过热氧化在沟槽底部和侧壁的硅表面上形成氧化层。在该工艺中，硅表面的氮化硅用来作为掩模，以防止上表面的硅被氧化。选择性地去除硅表面的氮化硅层，同时将氧化层保留在沟槽的侧壁和底部。然后蒸发阳极金属来填充沟槽并覆盖上表面，形成元胞结构。
硅和碳化硅器件都以如图2.56所示的相同器件结构生产。然而，在碳化硅器件的情况下，氧化层中产生的大电场强度阻碍了器件的发展。
与JBS二极管的情况一样，将假设击穿电压因终端而降低到大约为理想平行面结的80%。掺杂浓度的计算也如JBS一样必须考虑到击穿电压的降低：
式中，BV PP 为平行平面的击穿电压。
TMBS结构中肖特基接触处的最大耗尽层宽度为器件的击穿电压（BV）下的耗尽层宽度，由式（2.66）给出的：
然而，计算MOS沟槽下的耗尽层宽度时，必须考虑在深耗尽条件下运行时半导体与氧化层所承担的电压。
在反向阻断模式下TMBS二极管MOS沟槽区下的电场分布如图2.57所示。
图2.57 阻断模式下TMBS二极管MOS沟槽区下的电场分布
施加到阴极的正电压由氧化层和半导体共同承担。由于在MOS结构附近存在肖特基接触，所以不能在半导体氧化层界面形成反型层。然而，半导体工作在深耗尽模式时，耗尽层宽度由半导体氧化层界面处的电场强度决定（如图中 E 1 所示）。由于施加的反向偏置电压（ V R ）由氧化层和半导体共同承担，则
式中， V OX 为氧化层承担的电压； V S 为半导体内承担的电压。
半导体氧化层界面处的电场强度（ E 1 ）和氧化层的电场强度（ E OX ）之间的关系通过高斯定律获得
此外，半导体中的电场强度（ E 1 ）与耗尽层宽度之间的关系为
结合这些关系，有下式：
式中， C OX 为沟槽氧化层的比电容（ ε OX / t OX ）。求解该二次方程可得沟槽氧化层下半导体中耗尽层的宽度：
示例：对于掺杂浓度为8×10 15 cm -3 的漂移区，MOS沟槽区下的耗尽层宽度如图2.58所示。氧化层厚度从250Å变化到1000Å。突变P + N结的耗尽层宽度也用虚线包括在该图中用于比较。从中可以看到，MOS结构的耗尽层宽度小于PN结的耗尽层宽度，这是因为所施加的反向偏压的一部分由氧化层承担。然而，耗尽层宽度的差异仅为10%左右。
图2.58 50V硅TMBS二极管中MOS沟槽区下的耗尽层宽度
TMBS的通态特性分析：对TMBS二极管通态特性的分析可采用JBS二极管的从PN结底部以45°为电流扩散角的C模型。因为MOS结构的沟槽也是矩形形状，所以可将该模型应用于硅和碳化硅TMBS二极管。
TMBS反向漏电流的分析：与肖特基整流器相比，由于金属-半导体界面的电场强度较小，TMBS二极管中的反向漏电流减少。此外，肖特基接触面积是总元胞面积的一部分，从而导致其贡献较小的反向电流。在硅TMBS二极管的情况下，肖特基接触处电场强度的减小抑制了势垒降低效应。在碳化硅TMBS二极管中，减小的电场强度不仅减弱了势垒降低效应，还减弱了热电子场发射效应。然而，氧化层中产生的大电场强度阻碍了该结构的可靠运行。
