功率VDMOS器件结构设计

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VDMOS(垂直导电双扩散场效应晶体管)器件具有高输入阻抗、高开关速度、宽安全工作区以及很好的热稳定性等特点,广泛应用于移动通信、雷达、开关电源、汽车电子、马达驱动、节能灯等各种领域。这篇论文介绍了VDMOS的基本结构、导通机理以及VDMOS中的主要参数和特性曲线。研究VDMOS射频特性,通过使用器件模拟软件ISE,模拟并研究了VDMOS的电容特性,研究了VDMOS器件模型,包括分栅(SG)结构和虚拟栅(DG)结构。并分别对两种结构进行了击穿电压特性和电容特性的模拟。在器件大小,掺杂浓度一致的情况下,分栅结构的击穿电压为60V左右,而虚拟栅结构的击穿电压在85V左右,提高了近29%。在相同的漏源电压Vds下,虚拟栅寄生电容Crss要远小于分栅,而随着漏源电压的增加,虚拟栅的Crss可趋近于0。虚拟栅的电容改善作用得到了证实。在ISE平台上模拟并研究了VDMOS的击穿电压特性,分析了表面电荷、衬底掺杂浓度、结深、外延层厚度对击穿电压的影响。并研究了提高击穿电压的两种主要方式:电场限制环结构(FLR)和场极板(FPT)结构。主要研究了电场限制环结构,阐述了其主要机理,并对其提高击穿电压进行了理论上的分析研究。通过各种优良性能的结合,并整体性能得到明显提高的前提下,分析了虚拟栅结构的改进结构,这一结构的各项电学参数通过ISE软件得到了验证,和传统VDMOS相比,得到了明显的提高。
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