哪些工藝參數(shù)會(huì)影響MOSFET閾值電壓？MOSFET雪崩失效解讀

今天，小編將在這篇文章中為大家?guī)?a href="/tags/MOSFET" target="_blank">MOSFET的有關(guān)報(bào)道，通過閱讀這篇文章，大家可以對(duì)MOSFET具備清晰的認(rèn)識(shí)，主要內(nèi)容如下。

一、哪些工藝參數(shù)會(huì)影響MOSFET閾值電壓

（1）溝道摻雜濃度

溝道區(qū)的摻雜濃度直接影響閾值電壓。在N型MOSFET中，溝道區(qū)為P型摻雜，若摻雜濃度增加，意味著需要更高的柵極電壓來耗盡溝道中的空穴并吸引電子形成導(dǎo)電溝道，因此閾值電壓會(huì)上升。反之，對(duì)于P型MOSFET，溝道區(qū)為N型摻雜，摻雜濃度增加會(huì)導(dǎo)致閾值電壓下降。

（2）柵氧化層厚度

柵氧化層（即絕緣層）的厚度是影響閾值電壓的另一重要因素。較厚的柵氧化層需要更高的柵極電壓才能在溝道中產(chǎn)生足夠的電場(chǎng)以吸引或排斥載流子，因此閾值電壓會(huì)增大。隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的進(jìn)步，柵氧化層厚度不斷減小，這有助于降低閾值電壓并提高器件性能。

（3）柵極材料與工作函數(shù)

柵極材料的功函數(shù)（即電子從金屬轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體所需的最小能量）也會(huì)影響閾值電壓。功函數(shù)差異較大的柵極和溝道材料組合需要更高的柵極電壓來克服能壘，形成導(dǎo)電溝道，因此會(huì)導(dǎo)致閾值電壓的變化。

（4）制造工藝中的應(yīng)力

制造過程中的機(jī)械或熱應(yīng)力可能會(huì)影響晶體管的晶格結(jié)構(gòu)和材料特性，進(jìn)而改變閾值電壓。例如，溝道區(qū)的應(yīng)變可能會(huì)改變載流子的有效質(zhì)量和遷移率，從而影響閾值電壓。

二、MOSFET雪崩失效解讀

在雪崩擊穿期間，不僅會(huì)發(fā)生由雪崩電流導(dǎo)致寄生雙極晶體管誤導(dǎo)通而造成的短路和損壞，還會(huì)發(fā)生由傳導(dǎo)損耗帶來的熱量造成的損壞。 如前所述，當(dāng)MOSFET處于擊穿狀態(tài)時(shí)會(huì)流過雪崩電流。 在這種狀態(tài)下，BVDSS被施加到MOSFET并且流過雪崩電流，它們的乘積成為功率損耗。 這種功率損耗稱為“雪崩能量EAS”。 雪崩測(cè)試電路及其測(cè)試結(jié)果的波形如下圖所示。 此外，雪崩能量可以通過公式（1）來表示。

雪崩測(cè)試的電路簡(jiǎn)圖

雪崩測(cè)試中MOSFET的電壓和電流波形

雪崩能量公式

一般情況下，有抗雪崩保證的MOSFET，在其規(guī)格書中會(huì)規(guī)定IAS和EAS的絕對(duì)最大額定值，因此可以通過規(guī)格書來了解詳細(xì)的值。 在有雪崩電流流動(dòng)的工作環(huán)境中，需要把握IAS和EAS的實(shí)際值，并在絕對(duì)最大額定值范圍內(nèi)使用。

引發(fā)雪崩擊穿的例子包括反激式轉(zhuǎn)換器中的MOSFET關(guān)斷時(shí)的反激電壓和寄生電感引起的浪涌電壓等。 針對(duì)反激電壓引起的雪崩擊穿，對(duì)策包括在設(shè)計(jì)電路時(shí)采用降低反激電壓的設(shè)計(jì)或使用具有更高耐壓性能的MOSFET。 而針對(duì)寄生電感引起的雪崩擊穿，改用引腳更短的封裝的MOSFET或改善電路板布局以降低寄生電感等都是比較有效的措施。

最后，小編誠心感謝大家的閱讀。你們的每一次閱讀，對(duì)小編來說都是莫大的鼓勵(lì)和鼓舞。希望大家對(duì)MOSFET已經(jīng)具備了初步的認(rèn)識(shí)，最后的最后，祝大家有個(gè)精彩的一天。