75伏TrenchMOSFET设计解析与优化

"75伏功率 TrenchMOSFET设计 (2010年) - 王庚倡" 本文是一篇由王庚倡撰写的关于75伏TrenchMOSFET（沟槽金属氧化物半导体场效应晶体管）设计的科学论文，发表在辽宁大学学报自然科学版上。TrenchMOSFET是一种先进的功率器件，具有优于传统双极型功率器件的特性，如更低的导通电阻、低栅漏电荷密度和快速的开关性能。这种沟槽结构的设计使得器件能够在较小的芯片尺寸上实现更高的沟道密度。 TrenchMOSFET的基本结构包含一个垂直的沟槽，它是在VDMOSFET（电压控制型金属氧化物半导体场效应晶体管）的基础上改进的。沟槽结构允许更高效的电流控制，减少开关损耗，并能提升器件的工作速度。论文详细探讨了75伏TrenchMOSFET的设计过程，包括从选择合适的外延片开始，到确定各种纵向和横向结构参数的具体计算方法。 在设计过程中，首先介绍了MOSFET的基本工作原理，器件的状态分为截止区、线性区和饱和区。在TrenchMOSFET中，当栅极施加正向偏压时，会在源极和漏极之间形成导电沟道，使得器件从截止区进入线性区或饱和区。导通电阻是衡量器件电流驱动能力的关键参数，它会随着漏源电压的增加而变化。 文章还详细讨论了在设计75伏耐压TrenchMOSFET时，如何依据特定的电参数指标来设定结构参数。这包括对P型基区和漂移区的掺杂浓度控制，以及耗尽层的扩展等。通过这些计算，作者提供了一套完整的设计数据，涵盖了从外延层选择到各个结构维度的确定，以满足75伏耐压需求。 TrenchMOSFET的优势在于其沟道垂直于硅片表面，这允许在有限的空间内实现更高的单元密度，从而降低整体的导通电阻并提高电流处理能力。此外，这种结构也有助于减少开关过程中的能量损失，提高电源效率。 这篇论文为理解和设计高电压TrenchMOSFET提供了深入的见解，对于从事功率电子、集成电路设计和半导体技术研究的工程师和学者来说，是一份宝贵的参考资料。