SJ-MOS與VDMOS動(dòng)態(tài)性能比較

引言：

為了打破傳統的VDMOS工藝MOS導通電阻與反向擊穿電壓之間制約，半導體物理學(xué)界提出的一種新型MOS結構，稱(chēng)為Super Junction MOS(以下簡(jiǎn)稱(chēng)SJ-MOS),其導通電阻與反向擊穿電壓的約束關(guān)系由之前的Ron∝ 提升為準線(xiàn)性 即在較高反向擊穿電壓的同時(shí)，其導通電阻大大降低，這些靜態(tài)參數的改善以及在應用電路中的性能大家都比較熟知，實(shí)際上，MOS產(chǎn)品在實(shí)際應用電路中的性能更大程度上決定于其動(dòng)態(tài)參數特性，那么SJ-MOS在動(dòng)態(tài)參數方面表現如何呢?本文通過(guò)對SAMWIN公司SJ-MOS產(chǎn)品SW10N60A(600V)與對應VDMOS產(chǎn)品SW10N60動(dòng)態(tài)參數的實(shí)際測試，并結合該產(chǎn)品實(shí)際工藝特性，分析比較出SJ-MOS和VDMOS在動(dòng)態(tài)參數方面的性能優(yōu)劣。

1. 動(dòng)態(tài)參數比較

1.1. 開(kāi)關(guān)時(shí)間比較

眾所周知，MOS是柵壓控制漏源導通或關(guān)斷型器件，人們利用這一特性多將MOS作為電子開(kāi)關(guān)用于開(kāi)關(guān)電源電路中，但MOS結構中寄生電容的存在，使其在導通或關(guān)斷時(shí)有一定延時(shí)，如圖1所示。這個(gè)延時(shí)在MIL-STD-750E中被定義為T(mén)don，Tr，Tdoff，Tdoff四個(gè)參數表示，為了適應開(kāi)關(guān)電源日益高頻化的發(fā)展趨勢，希望MOS自身的開(kāi)關(guān)時(shí)間越小越好，MOS開(kāi)關(guān)時(shí)間和寄生電容有很大的關(guān)系，寄生電容越大開(kāi)關(guān)時(shí)間越大，而寄生電容很大程度上又取決于芯片的大小，芯片越小寄生電容越小。在SJ-MOS結構中，由于深入NEPI層的P型柱區允許通過(guò)的電流密度很大，利用這一特性，SAMWIN公司在SW10N60A設計階段，保證其設計電流（10A）不變的情況下，將其芯片面積縮小為傳統VDMOS工藝產(chǎn)品SW10N60的1/3, 從而大大提升了開(kāi)關(guān)特性，為了直觀(guān)的得到這兩種產(chǎn)品開(kāi)關(guān)特性的差異，依據MIL-STD-750E測試標準在我司ITC57300動(dòng)態(tài)參數測試儀上測試其開(kāi)關(guān)時(shí)間參數，得到表1所示SW10N60A vs. SW10N60開(kāi)關(guān)時(shí)間測試結果和圖2所示SW10N60A vs. SW10N60開(kāi)關(guān)時(shí)間測試波形，我們發(fā)現SW10N60A開(kāi)關(guān)特性明顯優(yōu)于SW10N60，

圖1:理想狀態(tài)與實(shí)際狀態(tài)的開(kāi)啟和關(guān)斷波形

表1:SW10N60A vs. SW10N60開(kāi)關(guān)時(shí)間測試結果

圖2:SW10N60A vs. SW10N60開(kāi)關(guān)時(shí)間測試波形圖