超结MOS与传统VDMOS电容特性曲线差异?
超结MOS电容变化原理
为什么超结MOS电容比传统VDMOS电容小?
超结MOS与传统VDMOS电容特性曲线差异?
功率MOSFET的输出电容(Coss)及反向传输电容(Crss)会随着外加电压VDS 的变化而变化,表现出明显非线性的特性,超结MOS因其独特的结构,电容特性曲线与传统VDMOS也会有明显差异(如下图)。

如上图,当VDS电压刚开始升高时,超结MOS的输出电容(Coss)及反向传输电容(Crss)会急剧下降;电压继续升高Coss逐渐趋于平稳、Crss逐渐升高后趋于平稳。
超结MOS电容变化原理
将超结MOS电容特性曲线分成两段(如下图)。

在V0~V1段
随VDS电压上升,超结MOS横向电场会先产生耗尽层(空间电荷区),N型漂移层(N柱) 两侧的耗尽层边界会逐渐向中心移动(如下图)。VDS电压继续升高,两侧耗尽层会接触碰到一起,然后继续向下移动,直到超结P/N柱完全耗尽(过程如下图)。




在耗尽层向下移动的过程中,可以理解为栅漏电容Cgd两极间距离增大,导致电容Cgd降低;漏源电容Cds两极面积减小同时距离增大,导致Cds减小,P/N柱完全耗尽时两电容降到最低。而P/N柱在低VDS电压下就能完全耗尽,因此输出电容Coss和反向传输电容Crss在VDS刚开始升高(V0~V1段)时,会有一段急剧下降的过程。
在V1~V2段
P/N柱此时已经完全耗尽,VDS电压继续上升,耗尽层开始向P-体内移动(如下图)。

在耗尽层向P-体内移动的过程中,可以理解为栅漏电容Cgd两极正对面积增大,导致电容Cgd升高,因此反向传输电容Crss会有一段升高的过程,后续随VDS升高耗尽区变化不大Crss、Coss趋于不变。
为什么超结MOS电容比传统VDMOS电容小?
相同规格的芯片,超结MOS相比于传统VDMOS芯片面积可以做得更小,也就减小了各极间寄生电容。
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