SJ-MOS与VDMOS动态性能比较
超结MOSFET与平面VDMOS
Source n+
p+
SJ MOS 超结
MGaOteSFET Source
n+
p+
p
n epi
p
n+ sub Drain
7
制造工艺 VDMOS Vs SJ MOS
平面VDMOS
超结MOS 多次外延工艺
超结MOS 深沟槽工艺
特征导通电阻Rsp对比
30
25
VD MOSFET
Ron x A ~ V(BR)DSS2,4...2,6
19
FOM(=Qg*RDS(on))对比（SJ MOS Vs. GaN MOS）
18
16.53
16 14
12
10
8
6
4
2
0 Gen 1
600V/0.19Ω
11.97
6.368 4.32
Gen 2
600V/0.19Ω
Gen 2.5
600V/0.374
GaN MOSFET 600V/0.22Ω
20
封装形式对比
21
谢 谢！
平面VD MOSFET剖面图
Planar MOSFET RDS(on) 构成及分布
平面VD MOSFET导通电阻构成
不同电压等级平面MOSFET Rdson分布
VD MOS 和SJ MOS的剖面图对比
Source n+
p+
平面MOS VD MOSFET
Gate
Source n+
p+
n epi
n+ sub Drain
开关过程对比（相同Rdson）
15
典型波形频谱分析
超级结mos与沟槽mos
超级结mos与沟槽mos超级结MOSFET（SJ-MOS）和沟槽MOSFET都是MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）的改进型，它们在结构和工作原理上有一定差异，以下为它们的主要区别：1. 结构特点：超级结MOSFET（SJ-MOS）：- SJ-MOS在N层具有柱状P层（P柱层）。
P层和N层交替排列。
- 通过施加VDS，耗尽层在N层中扩展，但其在SJ-MOS中的扩展受到P柱的限制。
- SJ-MOS结构在保持高电压的同时实现了低导通电阻。
沟槽MOSFET：- 沟槽MOSFET的主要特点是具有沟槽结构，沟槽两侧分别为N层和P层。
- 栅极通过沟槽与源极和漏极相连，从而降低了栅极电荷。
- 沟槽MOSFET的制造工艺相较于常规MOSFET更加复杂，主要体现在沟槽的填充外延制造方法上。
2. 工作原理：超级结MOSFET（SJ-MOS）：- SJ-MOS在正向导通时，P柱起到降低导通电阻的作用。
- 在反向阻断时，P柱限制了耗尽层的扩展，从而提高了隔离电压。
- SJ-MOS具有低导通电阻、高开关速度、低栅极电荷等优点。
沟槽MOSFET：- 沟槽MOSFET在工作过程中，栅极通过沟槽与源极和漏极相连，形成低电阻通道。
- 沟槽MOSFET在关断状态下，栅极与沟槽之间的氧化层能够有效抑制栅极电压对漏极电流的影响。
- 沟槽MOSFET具有较低的导通电阻和较高的阻断电压。
应用领域：超级结MOSFET（SJ-MOS）和沟槽MOSFET均适用于高压（600V-800V）领域，主要应用于电机驱动系统、逆变器系统和电源管理系统等大功率电源应用。
其中，SJ-MOS在大功率电源应用领域具有较高的效率和可靠性，如太阳能逆变器、电动汽车驱动电源等。
沟槽MOSFET则在常规电源应用中表现出较低的导通电阻和较高的阻断电压，有助于提高系统性能。
总之，超级结MOSFET和沟槽MOSFET都是针对传统MOSFET的优化结构，它们在不同的应用领域具有各自的优势。
COOLMOS与VDMOS的结构差异
COOLMOS在电源上的应用已经初具规模，向英飞凌的产品已经全为COOLMOS系列，在电源开发的过程中选用COOLMOS应该注意什么呢？COOLMOS与VDMOS的结构差异为了克服传统MOS导通电阻与击穿电压之间的矛盾，一些人在VDMOS基础上提出了一种新型的理想器件结构，称为超结器件或COOLMOS，COOLMOS的结构如图2所示，其由一些列的P型和N型半导体薄层交替排列组成。
在截止态时，由于P型和N型层中的耗尽区电场产生相互补偿效应，使P型和N型层的掺杂浓度可以做的很高而不会引起器件击穿电压的下降。
导通时，这种高浓度的掺杂可以使其导通电阻显著下降，大约有两个数量级。
因为这种特殊的结构，使得COOLMOS的性能优于传统的VDMOS.对于常规VDMOS器件结构，Rdson与BV这一对矛盾关系，要想提高BV，都是从减小EPI 参杂浓度着手，但是外延层又是正向电流流通的通道，EPI参杂浓度减小了，电阻必然变大，Rdson就大了。
Rdson直接决定着MOSFET单体的损耗大小。
所以对于普通VDMOS，两者矛盾不可调和，这就是常规VDMOS的局限性。
但是对于COOLMOS，这个矛盾就不那么明显了。
通过设置一个深入EPI的的P区，大大提高了BV，同时对Rdson上不产生影响。
对于常规VDMOS，反向耐压，主要靠的是N 型EPI与body区界面的PN结，对于一个PN结，耐压时主要靠的是耗尽区承受，耗尽区内的电场大小、耗尽区扩展的宽度的面积。
常规VDSMO，P body浓度要大于N EPI，大家也应该清楚，PN结耗尽区主要向低参杂一侧扩散，所以此结构下，P body区域一侧，耗尽区扩展很小，基本对承压没有多大贡献，承压主要是P body－－N EPI在N型的一侧区域，这个区域的电场强度是逐渐变化的，越是靠近PN结面，电场强度E越大。
对于COOLMOS 结构，由于设置了相对P body浓度低一些的P region区域，所以P区一侧的耗尽区会大大扩展，并且这个区域深入EPI中，造成了PN结两侧都能承受大的电压，换句话说，就是把峰值电场Ec由靠近器件表面，向器件内部深入的区域移动了。
vdmos工作原理
vdmos工作原理VDMOS工作原理VDMOS，即Vertical Double-diffused Metal Oxide Semiconductor，是一种常用的功率MOSFET器件，其工作原理在现代电子设备中扮演着重要的角色。
VDMOS器件具有较低的导通电阻和较高的开关速度，常被用于功率放大器和开关电路中。
VDMOS器件的工作原理可以简单描述为：当施加在栅极上的电压足够大时，栅极和沟道之间的绝缘层（氧化层）将被击穿，形成一个导电通道。
此时，电荷可以从源极流向漏极，实现器件的导通。
而当栅极上的电压降低时，绝缘层恢复，导电通道断开，器件停止导通。
在VDMOS器件中，电荷主要通过沟道和漏极之间的PN结进行传输。
当栅极施加正向电压时，N型沟道中的载流子受到驱动，形成导电通道。
而当栅极施加负向电压时，沟道中的载流子被排斥，导通通道断开。
这种通过控制栅极电压来控制沟道导通的方式，使得VDMOS器件可以实现高效的功率控制。
除了栅极控制外，VDMOS器件中还有漏源极之间的电场效应。
当器件导通时，漏极和源极之间形成的电场可以影响沟道中的载流子移动，从而影响器件的导通特性。
这种电场效应可以通过器件的结构设计和工艺优化来进行调节，以实现更好的性能表现。
总的来说，VDMOS器件的工作原理基于栅极控制和电场效应，通过控制栅极电压和优化器件结构，实现高效的功率控制和开关特性。
在实际应用中，VDMOS器件广泛用于各种功率电子设备中，如电源管理、电动汽车控制、工业自动化等领域，为现代电子技术的发展提供了重要支持。
总的来说，VDMOS器件的工作原理基于栅极控制和电场效应，通过控制栅极电压和优化器件结构，实现高效的功率控制和开关特性。
在实际应用中，VDMOS器件广泛用于各种功率电子设备中，如电源管理、电动汽车控制、工业自动化等领域，为现代电子技术的发展提供了重要支持。
vdmos名词解释
vdmos名词解释
VDMOS是Vertical Double-diffused Metal-Oxide-Semiconductor的缩写，中文意思为垂直双扩散金属氧化物半导体
器件。
VDMOS是一种常见的功率MOSFET（金属氧化物半导体场效应
晶体管）结构，常用于功率放大器和开关电路中。
它的结构特点是
在P型衬底上沉积N型外延层，并在N型外延层上再沉积P型扩散层，形成N-P-P+的结构。
VDMOS具有低导通电阻、高开关速度和良
好的耐压特性，因此在功率电子器件中得到广泛应用。
从物理结构来看，VDMOS具有垂直结构，电流主要是在垂直方
向上流动，因此具有较大的功率承受能力。
另外，VDMOS的栅极结
构和电荷平衡设计使得其在高频开关应用中具有较好的性能。
此外，VDMOS还具有较好的热特性，能够在高温环境下工作。
总的来说，VDMOS器件因其结构特点和性能优势，在功率电子
领域得到广泛应用，包括电源管理、电动车控制、工业控制等领域。
希望这些信息能够全面回答你的问题。
功率半导体器件发展概述
中国电工技术学会电力电子学会第十届学术年会论文集
相互交叠的 SJ 结构中的电场分布，使传统 VDMOS 中 击穿盾关系，所以，国际 上对横向 SJ(SJ-LDMOS)研究也是一个热点。
图 1 纵向 Super Junction 结构
功率半导体器件的半导体衬底材料是影响功率器件 发展的基础，下面分别以目前应用和研究最广泛的硅基 和 SOI(SOI，Silicon-On-Insulator)基为例对功率器件的发 展作简单的概述。 2.1 硅基功率器件
硅基功率器件是第一代半导体功率器件，在对硅、
锗材料以及与之形成界面的氧化物、硅/金属研究成熟的 基础上，出现了功率晶闸管、功率二极管、功率 MOS、 IGBT 等。功率二极管是功率半导体器件的重要分支。目 前商业化的功率二极管主要是 PiN 功率二极管和肖特基 势垒功率二极管（SBD）[2]。前者有着耐高压、大电流、 低泄漏电流和低导通损耗的优点，但电导调制效应在漂 移区中产生的大量少数载流子降低了关断速度，限制了 电力电子系统向高频化方向发展。具有多数载流子特性 的肖特基势垒功率二极管有着极高的开关频率，但其串 联的漂移区电阻有着与器件耐压成 2.5 次方的矛盾关系， 阻碍了肖特基势垒功率二极管的高压大电流应用，加之 肖特基势垒功率二极管极差的高温特性、大的泄漏电流 和软击穿特性，使得硅肖特基势垒功率二极管通常只工 作在 200 伏以下的电压范围内。
SOI 高压器件作为 SOI SPIC 的核心器件，其击穿电 压取决于横向击穿电压和纵向击穿电压的较低者。由于 常规 SOI 结构埋层限制耗尽区向衬底扩展，衬底不能参 与耐压，同时基于隔离和散热的考虑，顶层硅和埋氧层 都不能做得太厚，因而 SOI 器件的纵向耐压成为限制 SOI 技术在功率集成电路领域应用的主要因素。在最近的 20 年中人们提出了一系列的新技术和新结构[9-10]，分别从 横向和纵向来提高 SOI 高压器件的击穿电压。我们通过 对 SOI 中介质层中电场和击穿电压的分析，提出了一种 提高器件纵向耐压的新技术－介质场增强技术（EnbilfBuried Insulator Layer Field），这种技术通过在传统 SOI 埋层（I 层）中引入低介电系数的材料或通过使用图形化 的结构突破了传统 SOI 结构中受界面电荷为零时的 3 倍 电场关系，通过 Enbilf 技术，使 I 层中的电场大大提高， 纵向击穿电压达到设计的要求。 3 SJ(Super Junction)型功率半导体器件发展展望
场效应晶体管
场效应晶体管一、场效应晶体管概述场效应晶体管(FET)简称场效应管，它属于电压控制型半导体器件，具有输入电阻高（108～109Ω）、噪声小、功耗低、温度系数低、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点，现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者。
场效应管工作时只有一种极性的载流子参与导电，所以场效应管又称为单极型晶体管。
场效应管分结型、绝缘栅型两大类。
结型场效应管（JFET）因有两个PN结而得名，绝缘栅型场效应管（IGFET）则因栅极与其它电极完全绝缘而得名。
目前在绝缘栅型场效应管中，应用最为广泛的是MOS场效应管，简称MOS管（即金属-氧化物-半导体场效应管MOSFET）；此外还有PMOS、NMOS和VMOS功率场效应管，以及最近刚问世的πMOS场效应管、VMOS功率模块等。
按沟道半导体材料的不同，结型和绝缘栅型各分N沟道和P沟道两种。
若按导电方式来划分，场效应管又可分成耗尽型与增强型。
结型场效应管均为耗尽型，绝缘栅型场效应管既有耗尽型的，也有增强型的。
二、场效应晶体管与半导体晶体管的异同1、外形相同场效应晶体管与半导体晶体管（双极晶体管）的封装外形基本相同，也有B型、F型、G型、TO-3型金属封装外形和S-1型、S-2型、S-4型、TO-92型、CPT型、TO-126型、TO-126FP 型、TO-202型、TO-220型、TO-247型、TO-3P型等塑料封装外形。
2、结构及工作原理不同场效应晶体管属于电压型控制器件，它是依靠控制电场效应来改变导电沟道多数载流子（空穴或电子）的漂移运动而工作的，即用微小的输入变化电压V G来控制较大的沟道输出电流I D，其放大特性（跨导）G M=I D/V G；半导体晶体管属于电流通渠道型控制器件，它是依靠注入到基极区的非平衡少数载流子（电子与空穴）的扩散运动而工作的，即用微小的输入变化电流I b控制较大的输出变化电流I c，其放大倍数β=I c/I b。
vdmos工作原理
vdmos工作原理
一、VDMOS工作原理
VDMOS（Vertical DMOS）是一种利用沟道垂直结构制作的MOS晶体管。
它是一种通过将半导体晶体管平行式沟道加以垂直化、增强以及重组，以改变晶体管特性的新型晶体管。
因为这种结构可以大大提高晶体管的动态响应特性和偏置控制能力，所以在高频放大中有着重要的应用。
VDMOS晶体管的特性之一是低功耗，因为它没有垂直结构的共振现象，而且平行式沟道的电容受到垂直增强和重组的影响晶体管操作温度范围很广，从-55°C到300°C都能正常工作。
另外，VDMOS晶体管比其他晶体管可以提供更宽的频率范围，从低频到高频，可以有效的满足开关放大需求。
VDMOS晶体管也可以应用于功率放大器或功率放大器中。
它可以提供较大的放大增益，而且具有良好的偏置控制能力。
此外，它在低压下也可以工作，这对电池供电系统很有用。
因此，VDMOS晶体管可以应用于高频放大、功率放大、低压控制、线路缓冲等工程领域。
它可以提供宽动态范围、高频率响应以及较高的效率。
除此之外，它还具有一定的可靠性，可以满足多种应用的要求。
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SJ-MOS与VDMOS动态性能比较
引言：
为了打破传统的VDMOS 工艺MOS 导通电阻与反向击穿电压之间制约，半
导体物理学界提出的一种新型MOS 结构，称为Super Junction MOS(以下简称SJ-MOS),其导通电阻与反向击穿电压的约束关系由之前的Ron∝提升为准线性即在较高反向击穿电压的同时，其导通电阻大大降低，这些静态参数的改善以及在应用电路中的性能大家都比较熟知，实际上，MOS 产品在实际应用电路中的性能更大程度上决定于其动态参数特性，那么SJ-MOS 在动态参数方面表现如何呢?本文通过对SAMWIN 公司SJ-MOS 产品SW10N60A(600V)与对应VDMOS 产品SW10N60 动态参数的实际测试，并结合该产品实际工艺特性，
分析比较出SJ-MOS 和VDMOS 在动态参数方面的性能优劣。
1. 动态参数比较
1.1. 开关时间比较
众所周知，MOS 是栅压控制漏源导通或关断型器件，人们利用这一特性多将MOS 作为电子开关用于开关电源电路中，但MOS 结构中寄生电容的存在，使其在导通或关断时有一定延时，如图1 所示。
这个延时在MIL-STD-750E 中被定义为Tdon，Tr，Tdoff，Tdoff 四个参数表示，为了适应开关电源日益高频化的发展趋势，希望MOS 自身的开关时间越小越好，MOS 开关时间和寄生电容有很大的关系，寄生电容越大开关时间越大，而寄生电容很大程度上又取决于
芯片的大小，芯片越小寄生电容越小。
在SJ-MOS 结构中，由于深入NEPI 层的P 型柱区允许通过的电流密度很大，利用这一特性，SAMWIN 公司在
SW10N60A 设计阶段，保证其设计电流（10A）不变的情况下，将其芯片面积缩小为传统VDMOS 工艺产品SW10N60 的1/3, 从而大大提升了开关特性，为。