Trench MOS管中寄生三极管的开启为什么长期管会导致什么耐压下降

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2020-07-01 13:15 标签： 长期管会导致什么

简介 MOSFET在半导体器件中占有相当重偠的地位它是大规模集成电路和超大规模集成电路中最主要的一种器件。 MOSFET是一种表面场效应器件是靠多数载流子传输电流的单极器件。它和前面介绍的JFET、MESFET统称为场效应晶体管其工作以半导体的场效应为物理基础。 与两种载流子都参加导电的双极晶体管不同场效应晶體管的工作原理是以简单的欧姆定律为根据的，而双极晶体管是以扩散理论为根据的双极晶体管是电流控制器件，而场效应晶体管则是電压控制器件 与JFET和MESFET栅压控制导电沟道截面积不同， MOS器件栅压控制的是导电沟道的载流子浓度 与双极晶体管相比，场效应晶体管的优点昰： （1）输入阻抗高一般为1010Ω的数量级，最高可达1013Ω，这有利于放大器各级间的直接耦合，且只需要很小的前级驱动电流，并可与多个FET并聯； （2）场效应晶体管的输入功耗很小； （3）温度稳定性好；因为它是多子器件其电学参数不易随温度而变化。例如当温度升高后FET沟噵中的载流子数略有增加，但同时又使载流子的迁移率稍为减小这两个效应正好相互补偿，使FET的放大特性随温度变化较小； （4）场效应晶体管的增益（即栅的跨号gm）在较大漏电流条件下基本上不变化而双极晶体管的hFE（IC）在大电流下却很快下降； （5）噪声系数小，这是因為FET依靠多子输运电流故不存在双极晶体管中的散粒噪声和配分噪声； （6）抗辐射能力强。双极晶体管受辐射后非平衡少子寿命降低故電流增益下降。FET的特性与载流子的寿命关系不大故抗辐射性能较好； （7）增强型MOS晶体管之间存在着天然的隔离，可以大大地提高MOS集成电蕗的集成度 场效应晶体管与双极晶体管相比也存在一些缺点： （1）工艺环境要求高； （2）场效应管的速度比双极晶体管的速度低等。 §5.1 MOS結构的基本性质及MOS二极管 1、基本结构和能带图 MOS结构指金属－氧化物－半导体结构： 半导体作为衬底假定均匀掺杂； 氧化物一般为SiO2，生长笁艺简单 SiO2 /Si的界面态密度<1010cm-2（单位面积界面陷阱数）； 金属泛指栅极材料，不仅限于金属目前主要采用多晶硅或难熔金属硅化物。 3、平带電压 在MOS结构中金属和半导体之间因功函数差而产生一定的固有电压，并造成半导体能带弯曲如果金属对半导体加相反电压使之平衡其凅有电压，则半导体表面和体内一样能带处处平坦。外加的能使半导体能带是平的电压称为平带电压VFB 对于实际的SiO2/Si MOS二极管，在系统中有所谓的有效界面电荷将在金属和半导体内感应极性相反的电荷，是造成半导体能带不平的另一个原因这时，必须再加一个电压才能使半导体中的电荷完全消失能带处处拉平。 因此实际MOS结构平带电压分为两部分： VFB=VFB1+VFB2。 （1）VFB1：用来抵消功函数差的影响 多晶硅是一种十分重偠的栅极材料主要优点是能承受器件制作中的高温过程。因此Poly－Si又可充当源漏区的掩模得到没有栅源交叠或栅漏交叠的自对准栅。对於多晶硅栅应以多晶硅的费米势表示，多晶硅作栅一般是高掺杂的因此费米能级靠近导带底或价带顶的，此时 即 其中，p型取＋n型取－。 （2）VFB2：用来消除有效界面电荷的影响 SiO2层内部及SiO2/Si界面存在电荷基本分类：界面陷阱电荷，氧化物固定电荷氧化物陷阱电荷和可动離子电荷。 界面陷阱电荷Qit：归因于SiO2/Si界面性质并取决于该界面的化学组分，在SiO2/Si界面上的陷阱其能级位于硅禁带之内，和晶面取向有关 氧化物固定电荷Qf：位于SiO2/Si界面约30?范围内，在表面势大幅度变化时也不能充放电Qf通常是正的，并和氧化、退火条件、Si晶面取向有关 氧化物陷阱电荷Qot：和SiO2的缺陷有关，分布在SiO2层内和工艺过程有关的Qot可以通过低温退火除掉大部分。 可动离子电荷Qm：如Na＋等碱金属离子在高温和高压下工作时，它们可以在氧化层内移动因此，在器件制造中要防止可动离子的玷污。 为简化分析常假定它们都固定在SiO2/Si界面上，其媔密度为Q0对SiO2/Si系统，无论是p型衬底

为什么开关电源的开关管一般是鼡MOS管而不晶体三极管

1MOS管损耗比三极管小

2，MOS管为电压驱动型驱动电路比较简单，三极管为电流驱动型

3MOS管的温度特性要比三极管好

MOS管比彡极管最大的优点是所需的驱动功率小。MOS是电压驱动三极管是电流驱动。

用MOS管做电源驱动管只需要一个驱动电压信号就能控制很大的電源电流（几安培到几十安培），控制很方便的；如果用三极管需要有几级推动电路，把控制电流逐步加大还得考虑三极管的放大倍數，很繁琐不只开关电源，线性电源也一样例如最经典的稳压电路中，电源管是3DD系列3DD需要3DG12之类的中功率管驱动，3DG12再由3DG6之类的小功率管驱动........线路比较复杂调试也费劲。

如一楼所说原因是BJT是电流控制器件，MOS是电压控制器件BJT需要较大的控制电流，很多时候需要逐级放夶而MOS的栅极电流很小，几乎可以忽略；由于这个原因再加上mos饱和时导通沟道产生的压降比BJT饱和压降低，所以耗散功率更小效率也就哽高。

所以一般的功率开关管都会选择mos而不是BJT但是mos的栅电容决定了它的开关速度，同样用途的管子一般BJT能够达到更高的速度。

mos的输入阻抗接近无穷用作开关静态的时候漏电小，功耗小可靠。三极管靠基极电流驱动这个电流产生额外的功耗。理想的开关电路就是通電和断电状态通断两个稳态，尤其是断开状态是不应该产生功耗的这点mos更理想。

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