变频电源中功率MOSFET的结构

    MOSFET的原意是：MOS（metal Oxide Semiconductor金属氧化物半导体），FET( Field EffectTransistor场效应晶体管)，即以金属层(M)的栅极隔着氧化层(O)利用电场的效应来控制半导体(S)的场效应晶体管。    功率场效应晶体管也分为结型和绝缘栅型，但通常主要指绝缘栅型中的MOS型(metal Oxide Semiconductor FET)，简称功率MOSFET (Power MOSFET)。结型功率场效应晶体管一般称作静电感应晶体管(Static Induction Transisto-SIT)。其特点是用栅极电压来控制漏极电流，驱动电路简单、需要的驱动功率小、开关速度快、工作频率高、热稳定性优于GIR，但其电流容量小、耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。    功率MOSFET的种类：按导电沟道可分为P沟道和N沟道。按栅极电压幅值可分为：耗尽型；当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道，增强型。对于N (P)沟道器件，栅极电压大于（小于）零时才存在导电沟道，功率MOSFET主要是N沟道增强型。    功率MOSFET的内部结构和电气符号如图1-1所示。其导通时只有一种极性的载流子（多子）参与导电，是单极型晶体管。导电机理与小功率MOS管相同，但结构上有较大区别，小功率MOS管是横向导电器件，功率MOSFET大都采用垂直导电结构，又称为VMOSFET(Vertical MOSFET)，大大提高了MOSFET器件的耐压和耐电流能力。
    图1-1    功率MOSFET的结构和电气图形符号    (a)内部结构断面示意图；(b)电气图形符号    按垂直导电结构的差异，又分为利用V型槽实现垂直导电的WMOSFET和具有垂直导电双扩散MOS结构的VDMOSFET(Vertical Double - diffused MOSFET)，本文主要以VDMOS器件为例进行讨论。    功率MOSFET为多元集成结构，如国际整流器公司(International Rectifier)的HEXFET采用了六边形单元；西门子公司( Siemens)的SIPMOSFET采用了正方形单元；摩托罗拉公司(Motorola) 的TMOS采用了矩形单元按“品”字形排列。