1、Cool MOSFET 与的其他 MOSFET 的区别MOSFET 的发展大致分为三个阶段，第一个阶段是采用平面水平沟道的MOSFET，第二个阶段是垂直导电型 MOSFET（VMOSFET） ，第三个阶段是沟道式栅极 MOSFET 和 Cool MOSFET。1结构上的区别平面水平沟道的 MOSFET 的结构如图 1 所示。图 1 平面水平沟道的 MOSFET它的源极 S、漏极 D 和栅极 G 都处在硅单晶的同一侧，当栅极处于适当正电位时，其二氧化硅层下面的晶体表面区由 P 型变为 N 型（反型层） ，形成 N 型导电沟道。平面水平沟道的 MOSFET 在 LSI（大规模集成电路）里得到了广泛
2、的应用。MOSFET 的理论里，要得到大的功率处理能力，要求有很高的沟道宽长比 W/L，而平面水平沟道的 MOSFET 的沟道长 L 不能太小，因此只能增大芯片面积，这很不经济。所以其一直停留在几十伏电压，几十毫安电流的水平。平面水平沟道的 MOSFET 的大功率处理能力的低下促使了垂直导电型MOSFET（VMOSFET ）的出现，VMOSFET 分为 VVMOSFET 和 VDMOSFET 两种结构，比较常用的是 VDMOSFET，其结构如图 2、3 所示。图 2 VVMOSFET 结构图图 3 VDMOSFET 结构图VVMOSFET 是利用 V 型槽来实现垂直导电的，当 Vgs 大于 0
3、 时，在 V 型槽外壁与硅表面接触的地方形成一个电场，P 区和 N区域的电子受到吸引，当 Vgs 足够大时，就会形成 N 型导电沟道，使漏源极之间有电流流过。VDMOSFET 的栅极结构为平面式，当 Vgs 足够大时，两个源极之间会形成 N 型导电沟道，使漏源极之间有电流流过。VDMOSFET 比 VVMOSFET 更易获得高的耐压和极限频率，因此在大功率场合得到更多应用，我们在整流模块中常用的 MOSFET 都是 VDMOSFET。在高截止电压的 VDMOSFET 中，通态电阻的 95由 N外延区的电阻决定。因此，为了降低通态电阻，人们想了种种办法来降低 N外延区的电阻，有两种方法得到应用，
4、这就是沟道式栅极 MOSFET 和 Cool MOSFET，它们的结构分别如图 4、5 所示。图 4 沟道式栅极 MOSFET 结构图沟道式栅极 MOSFET 是将 VDMOSFET 中的“ T”导电通路缩短为两条平行的垂直型导电通路，从而降低通态电阻。图 5 Cool MOSFET 结构图Cool MOSFET 则是两个垂直 P 井条之间的垂直高掺杂 N扩散区域为电子提供了低阻通路，从而降低通态电阻。较低浓度的两个垂直 P 井条主要是为了耐压而设计的。Cool MOSFET 的通态电阻为普通的 VDMOSFET 的 1/5，开关损耗因此减为普通的VDMOSFET 的 1/2，但是 Cool
5、MOSFET 固有的反向恢复特性的动态特性不佳。2主要电气性能比较Cool MOSFET 和其他 MOSFET 种类繁多，为了能有一个直观的印象，现对SPP20N60CFD（Cool MOSFET） 、IRFP460LC 、 IRFPC60LC、IXFH40N50 进行主要电气性能比较，见表 1。SPP20N60CFD IRFP460LC IRFPC60LC IXFH40N50Polarity NVDS (max) 600 VRDS (on) (max) 0.19 OhmID (max) 20.7 AIDpuls (max) 52 APtot (max) 208 WVGS(th) (min)
6、3 VVGS(th) (max) 5 VCiss(typ)Crss(typ)Coss(typ)Qg (typ) 95 nCRthJC (max) 0.6 K/WPackage TO220-3表 1 SPP20N60CFD、IRFP460LC、IRFPC60LC、IXFH40N50 主要电气性能比较从表 1 可以看出，Cool MOSFET 的优点是：1、通态电阻小，通态损耗小 2、同等功率下封装小，有利于电源小型化 3、栅极开启电压限高，抗干扰能力强 4、栅极电荷小，驱动功率小 5、节电容小，开关损耗小。Cool MOSFET 的缺点是：1、热阻大，同等耗散功率下温升高 2、能通过的直流电流和脉冲电流小。3主要电气性能差异的原因Cool MOSFET 和其他 MOSFET 主要电气性能上的差异是由它们结构上的差异导致的，下面对此进行分析，由于水平有限，有不少错漏之处，请批评指正！参考文献：1 高频功率电子学 ，蔡宣三，科学出版社。2 功率 MOS 器件的结构与性能 ，华伟，通信电源技术。
