区别于传统平面式 一文带你了解超级结MOSFET

，但不容易保证沟槽内性能的一致性。

超结型结构的工作原理

1、关断状态

从图4中可以看到，垂直导电N+区夹在两边的P区中间，当MOS关断时，也就是G极的电压为0时，横向形成两个反向偏置的PN结：P和垂直导电N+、P+和外延epi层N-。栅极下面的的P区不能形成反型层产生导电沟道，左边P和中间垂直导电N+形成PN结反向偏置，右边P和中间垂直导电N+形成PN结反向偏置，PN结耗尽层增大，并建立横向水平电场。

当中间的N+的渗杂浓度和宽度控制得合适，就可以将中间的N+完全耗尽，如图4（b）所示，这样在中间的N+就没有自由电荷，相当于本征半导体，中间的横向电场极高，只有外部电压大于内部的横向电场，才能将此区域击穿，所以，这个区域的耐压极高，远大于外延层的耐压，功率MOSFET管的耐压主要由外延层来决定。

图4：横向电场及耗尽层

注意到，P+和外延层N-形成PN结也是反向偏置形，有利于产生更宽的耗尽层，增加垂直电场。

2、开通状态

当G极加上驱动电压时，在G极的表面将积累正电荷，同时，吸引P区的电子到表面，将P区表面空穴中和，在栅极下面形成耗尽层，如图5示。随着G极的电压提高，栅极表面正电荷增强，进一步吸引P区电子到表面，这样，在G极下面的P型的沟道区中，积累负电荷，形成N型的反型层，同时，由于更多负电荷在P型表面积累，一些负电荷将扩散进入原来完全耗尽的垂直的 N+，横向的耗尽层越来越减小，横向的电场也越来越小。G极的电压进一步提高，P区更宽范围形成N型的反型层，最后，N+区域回到原来的高渗杂的状态，这样，就形成的低导通电阻的电流路径，如图5（c）所示。

图5：超结型导通过程

另外还有一种介于平面和超结型结构中间的类型，是AOS开发的一种专利结构，虽然电流密度低于超结型，但抗大电流冲击能力非常优异。

图6：介于平面和超结型结构中间的类型

超级结结构是高压MOSFET技术的重大发展并具有显著优点，其RDS（on）、栅极容值和输出电荷以及管芯尺寸同时得到降低。为充分利用这些快速和高效器件，设计工程师需要非常注意其系统设计，特别是减小PCB寄生效应。超结MOS管产品主要有以下几种应用：1）电脑、服务器的电源——更低的功率损耗；2）适配器（笔记本电脑，打印机等）——更轻、更便捷；3）照明（HID灯，工业照明，道路照明等）——更高的功率转换效率；4）消费类电子产品（液晶电视，等离子电视等）——更轻、更薄、更高能效。