MOSFET 制造商很多,几乎每一家制造商都有其工艺优化和商标。IR 是 HEXFET 先锋,摩托罗拉构建
了 TMOS,Ixys 制成了 HiPerFET 和 MegaMOS,西门子拥有 SIPMOS 家族的功率三极管,而 Advanced
Power Technology 拥有 Power MOS IV 技术,不一而足。不论工艺被称为 VMOS、TMOS 或 DMOS,
它都具有水平的栅结构且电流垂直流过栅极。
功率 MOSFET 的特别之处在于:包含像图 2 中并行连接所描述的那样的多个“单元”的结构。具有相同
RDS(on)电阻的 MOSFET 并联,其等效电阻为一个 MOSFET 单元的 RDS(on)的 1/n。裸片面积越大,
其导通电阻就越低,但是,与此同时,寄生电容就越大,因此,其开关性能就越差。
如果一切都是如此严格成正比且可以预测的话,有什么改进的办法吗?是的,其思路就是最小化(调低)
基本单元的面积,这样在相同的占位空间中可以集成更多的单元,从而使 RDS(on)下降,并维持电容不
变。为了成功地改良每一代 MOSFET 产品,有必要持续地进行技术改良并改进晶体圆制造工艺(更出色
的线蚀刻、更好的受控灌注等等)。
但是,持续不断地努力开发更好的工艺技术不是改良 MOSFET 的唯一途径;概念设计的变革可能会极
大地提高性能。这样的突破就是飞利浦去年 11 月宣布:开发成功 TrenchMOS 工艺。其栅结构不是与裸
片表面平行,现在是构建在沟道之中,垂直于表面,因此,占用的空间较少并且使电流的流动真正是垂
直的(见图 3)。在 RDS(on)相同的情况下,飞利浦的三极管把面积减少了 50%;或者,在相同的电流处
理能力下,把面积减少了 35%。
图3:Trench MOS 结构。
本文小结
我们把 MOSFET 与更为著名、更为常用的双极型三极管进行了比较,我们看到 MOSFET 比 BJT 所具备
的主要优势,我们现在也意识到一些折衷。最重要的结论在于:整个电路的效率是由具体应用决定的;
工程师要在所有的工作条件下仔细地评估传导和开关损耗的平衡,然后,决定所要使用的器件是常规的
双极型、MOSFET 或可能是 IGBT?