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基于AT91SAM9263的微机保护系统研究

作者:胡海平 朱宁西 时间:2011-12-26 来源:电子产品世界 收藏

  引言

本文引用地址:http://www.amcfsurvey.com/article/127419.htm

  横向功率(Double-diffused MOS Transistor)器件自从上世纪70年代问世以来,作为多子器件,由于具有高的输入阻抗、好的关断特性、易于集成等优点,在许多领域取代传统的双极器件得到广泛的应用。而器件设计中面临的主要折衷就是击穿电压和比导通之间的折衷。对于满足RESURF(REdued SURface Field)条件[1]的常规横向高压,其比导通与击穿电压的2.5次方成正比[2],因此,高的导通限制了横向器件在高压领域的应用。纵向超结结构(Super Junction,SJ)将器件比导通电阻与击穿电压之间的次方关系由2.5降低到1.1[3]。所以,近年来,将超结引入横向功率器件设计成为业界广泛关注和研究的热点之一。

  衬底辅助耗尽效应机理

  纵向超结结构同时兼具高耐压、低导通电阻特性,但当将超结思想引入横向DMOST时,设计中首先面临的是消除衬底辅助耗尽效应(Substrate-Assisted-Depletion Effect)[4]。图1为基于硅基常规横向超结DMOS器件的三维结构图。由该图可以看出,常规LDMOS的N-漂移区被相间的高掺杂浓度P型和N型柱区所代替。关态时,电荷严格平衡的P型与N型柱区相互耗尽,产生较高电场,因而承担高的击穿电压;开态时,高掺杂浓度的N型区提供了一个低导通电阻的电流通道。但对于横向DMOS器件,由于P衬底和N柱区之间的相互耗尽,打破了N柱区和P柱区之间严格的电荷平衡,使得P柱区中出现过剩空穴,这种N柱区和P柱区之间电荷的不平衡又进一步严重恶化了SJ区的击穿电压[5],即横向击穿电压。

  

 

  衬底辅助耗尽效应的消除

  由上述衬底辅助耗尽效应机理分析知:有限大小电阻率的P型衬底对N柱区的耗尽使得P柱区出现了过剩载流子。消除衬底辅助耗尽效应主要有如下两类:①选用电阻率为无穷大的特殊衬底;②引入额外的N型区以补偿P型区中的过剩载流子。

  无穷大衬底电阻率法

  文献[4]提出基于蓝宝石基的SJ-LDMOST。该结构完全消除了衬底辅助耗尽效应,但其制造工艺不兼容于常规硅基工艺。文献[6]提出具有背刻蚀的SOI SJ-LDMOST结构。该结构将整个器件下方的衬底部分全部刻蚀掉,只留下隔离区下方的衬底作为支撑作用。这样有源区下方浮空,消除了衬底对N柱区耗尽问题。

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