MOS管導通電阻詳細分析-管
MOS管內阻
當UGS小于一定值時N溝道升壓MOS導通，當UGS大于一定值時P溝道升壓MOS導通。
MOS管雖然全導通電阻變大電壓如何變化，但內部也存在導通電阻。 RDS(ON)是指UGS=10V時D、S極之間的內部導通電阻。
導通內阻RDS(ON)不是一個固定值，它與溫度有關，溫度越高，RDS(ON)越大。
例如，右圖是MOS管的RDS(ON)與結溫的關系。
可以看出，在不同的結溫下，會有不同的RDS(ON)，例如20℃時為0.75Ω。
使用MOS管設計開關電源或驅動電路時，通常需要考慮MOS的內阻。
當電壓流過D極和S極時，在此內阻上會消耗能量，這部分消耗的能量稱為導通損耗。
選擇導通內阻小的MOS管，可以減少一定的導通損耗。 如今，小功率MOS管的導通內阻通常在幾毫歐到幾十毫歐左右。
如果想要更高的耐壓，內部結構必須做得更厚，所以MOS的耐壓越高，導通電阻RDS(ON)就越大。
導通內阻的大小不僅可以通過查閱芯片的數據指南來查看，也可以自己進行簡單的測試。 在導通的情況下，測量流過MOS的電壓ID和電流UDS。 電流UDS乘以電壓ID就是導通內阻。
增大高壓導通內阻的原理與技術
1、不同耐壓的導通內阻分布
對于不同的耐壓，導通內阻各部分的內阻比分布也不同。 例如，若耐壓為30V，則外延層內阻僅為總導通內阻的29%，若耐壓為30V，則外延層內阻為總導通內阻的96.5%。 600V。
由此可以推測，耐壓800V的導通電阻幾乎會被外延層的內阻搶占。 為了獲得高阻斷電流，必須使用具有高內電阻率的外延層并加厚。 這就是傳統高壓結構導致導通電阻高的根本原因。
2、降低高壓導通內阻的思路
雖然減小芯片面積可以增加導通電阻，但增加成本的代價是商業產品所不允許的。 雖然引入少量自旋傳導可以增加導通壓降，但付出的代價是開關速率的增加和尾電壓的出現，開關損耗的降低，以及高速優勢的喪失。
上述兩種方法均不能降低高壓導通電阻。 剩下的想法是如何將阻擋大電流的低摻雜高內阻區域與導電溝道的高摻雜低內阻區域分開。
例如，低摻雜、導通時耐壓高的外延層，只能降低導通內阻，沒有其他用途。 這樣，能否實現導電溝道高摻雜、低內阻，并且在關斷時，盡量使這個溝道以某種形式夾斷，使整個元件的耐壓僅取決于低摻雜N外延層。
基于這些想法，1988年推出了內置垂直電場耐壓600V的產品電阻變大電壓如何變化，使這一觀點成為現實。 圖中所示為內置縱向電場的高壓斷面結構和高阻擋電場引起內阻的示意圖。
與傳統結構不同的是，內置垂直電場的嵌入式垂直P區將垂直導電區的N區夾在中間，這樣當其關斷時，垂直P區和N區之間就建立了垂直電場，并且垂直導電區的N摻雜含量低于其外延區的N-摻雜含量。
當VGS<VTH時，不能產生電場反轉形成的N型導電溝道，但在D、S之間施加正電流，使內部PN結反向偏置，產生耗盡層，采用垂直導電的N區。 做。
該耗盡層具有很高的橫向阻斷電流，如圖(b)所示，此時元件的耐壓取決于P和N-的耐壓。 因此，N-的低摻雜和高內阻是必要的。
當CGS>VTH時，產生電場反轉形成的N型導電溝道。 源極區的電子通過導電溝道進入耗盡的垂直N區，中和正電荷，從而恢復耗盡的N型特性，從而產生導電溝道。 由于垂直N區具有較低的內阻，因此與傳統的相比，導通電阻將顯著降低。
從上面的分析可以看出，阻斷電流和導通電阻處于不同的功能區域。 將阻斷電流和導通內阻的功能分開，解決了阻斷電流和導通內阻的矛盾，并且阻斷時也將表面PN結轉變為掩埋PN結，在相同的N摻雜含量下，阻斷電流可以為進一步改善。