功率超结器件的理论与优化

本文基于从表面场到体内场优化的思想,综述了超结器件的基本理论与两类解析优化法.超结与一般功率MOS结构的本质区别是:前者为N/P型周期排列的结型耐压层,后者为单一导电型的阻型耐压层.超结在耐压层引入等量异型电荷,满足电荷平衡,产生二维场,使高场从表面转向体内,实现场分布优化.文中给出了电荷场与电势场的概念,分析了非全耗尽与全耗尽耐压模式,介绍了瞬态工作机理和安全工作区,讨论了横向超结的等效衬底模型和理想衬底条件,最后提出一种基于最低比导通电阻R_(on,min)的优化法,寻求给定耐压V_B下的R_(on,min).超结器件在相同耐压下显著降低其比导通电阻,R_(on)-V_B关系从VB的2.5次方变为1.32次方,甚至是1.03次方,使之成为"功率MOS器件发展的里程碑".