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1、CET 華 瑞 股 份 有 限 公 司 CHINO-EXCEL TECHNOLOGY CORP.Chino-Excel Technology Corp. 92, Jian Yi Rd., Chung-Ho City, Taipei Hsien, Taiwan, R.O.C. E-mail: Yeilong_T TEL:886-2-22233315 FAX:886-2-Yei_Long Tsai Product DepartmentPOWER MOSFET 參數特性簡介 FOR DATA SHEETCET 華 瑞 股 份 有 限 公 司 CHINO-EXCEL TECHNOLOGY CORPCE
2、TCET CONFIDENTIAL簡介 - MOSFETvMOSFET INTRODUCTIONvDC PARAMETERvAC PARAMETERvPOWER RELATEDvDATA SHEET EXAMPLECET 華 瑞 股 份 有 限 公 司 CHINO-EXCEL TECHNOLOGY CORPCETCET CONFIDENTIALMOSFET INTRODUCTIONPOWER MOSFET又稱DMOS(double diffused mos)在發展之前，唯一較高速、適中功率元件 只有雙載子功率電晶體(POWER BJT) ，此元 件為達至一大電流的應用，因此與傳統MOS不 同的
3、是其電流流向為垂直方向流動 。雖然BJT可達到相當高的電流和耐壓額定，但 它相對較高的基極驅動電流卻使周邊的線路設 計顯得相當困難，再加上它容易發生二次崩潰 ，以及負崩潰溫度係數導致很難平行化此元件 。基於這種缺點、POWER MOS在70年代發展 之後就很的取代了BJT，POWER MOS不但沒 有BJT的缺點，且在TURN-OFF也沒有少數載 子的存在，使得操作速度可以更快，且具有很 大的安全操作範圍，種種優勢使得POWER MOS 成為許多應用上的主要元件。GDSCET 華 瑞 股 份 有 限 公 司 CHINO-EXCEL TECHNOLOGY CORPCETCET CONFIDENT
4、IALMOSFET INTRODUCTIONN+ P+PWELLN+EPISUBSTRATEDRAINGATESOURCEUNIT CELL SEMTOP-VIEWWIRE BONDCET 華 瑞 股 份 有 限 公 司 CHINO-EXCEL TECHNOLOGY CORPCETCET CONFIDENTIALv DC PARAMETER BVDSS (VDS) & LEAKAGE(IDSS) BVGSS (VGS) & LEAKAGE(IGSS) ON-RESISTANCE (RDSON) THRESHOLD VOLTAGE (VGS(TH) FORWARD TRANSCONDUCTANC
5、E (GFS) DIODE FORWARD VOLTAGE (VFSD)MOSFET 參數特性-DC PARAMETERCET 華 瑞 股 份 有 限 公 司 CHINO-EXCEL TECHNOLOGY CORPCETCET CONFIDENTIALBVDSS:此為Drain端 Source 端所能承受電壓值 ,主要受制 內藏逆向二極體的耐壓,其測試 條件為 VGS=0V , ID=250 uA . 該特性與溫度成正比 .IDSS:即所謂的洩漏電流，通 常很小，但是有時為了確保耐 壓，在晶片周圍的設計，多少 會有洩漏電流成分存在，此最 大可能達到標準值10倍以上。 該特性與溫度成正比.GDS
6、IDSSFORCE VDS=BVDSSMEASURE IDSDC PARAMETER-BVDSS/IDSSGDSFORCE ID=250uAVDSMEASURE VDSCET 華 瑞 股 份 有 限 公 司 CHINO-EXCEL TECHNOLOGY CORPCETCET CONFIDENTIALBVGSS:此為GATE端 Source 端的絕緣層所能承受電壓值 , 主要受制閘極氧化層的耐壓,其 測試條件為 VDS=0V , ISGS= 800 nA . 該特性與溫度無關.IGSS:此為在閘極周圍所介入的 氧化膜的洩極電流，此值愈小 愈好，標準值約為10nA。當所 加入的電壓，超過氧化膜的耐
7、 壓能力時，往往會使元件遭受 破壞。DC PARAMETER-BVGSS/IGSSGDSFORCE IG=800nAVGSMEASURE VGSGDSFORCE VGS=BVGSSVGSMEASURE IGSSCET 華 瑞 股 份 有 限 公 司 CHINO-EXCEL TECHNOLOGY CORPCETCET CONFIDENTIALDC PARAMETER-RDSONRDSON:導通電阻值 (ON-RESISTANCE) 低壓POWER MOSFET最受矚目之參數RDS(on)=RSOURCE + RCHANNEL + RACCUMULATION + RJFET + R DRIFT(E
8、PI) + RSUBSTRATE低壓POWER MOSFET 導通電阻是由不 同區域的電阻所組成，大部分存在於 RCHANNEL，RJFET及REPI，在高壓MOS 則集中於REPI。為了降低導通電阻值， Mosfet晶片技術上朝高集積度邁進，在 製程演進上，TRENCH DMOS以其較高 的集積密度，逐漸取代PLANAR DMOS 成為MOSFET製程技術主流。該特性與 溫度成正比.N+ P+PWELLN+EPISUBSTRATEDRAINGATESOURCEGDSFORCE IDSVGS2.5/4.5/10VMEASURE VDS/IDSVDSCET 華 瑞 股 份 有 限 公 司 CHI
9、NO-EXCEL TECHNOLOGY CORPCETCET CONFIDENTIALVTH:使 POWER MOS 開始導通的 輸入電壓稱 THRESHOLD VOLTAGE。由於電壓在VGS(TH)以 下， POWER MOS 處於截止狀態 ，因此， VGS(TH) 也可以看成耐雜 訊能力的一項參數。 VGS(TH) 愈高 ，代表耐雜訊能力愈強，但是，如 此要使元件完全導通，所需要的電 壓也會增大，必須做適當的調整， 一般約為 24V，與 BJT導通電壓 VBE=0.6V比較，其耐雜訊能力相 當良好。該特性與溫度成反比.DC PARAMETER-VTH汲極電流閘極-源極電壓VGS啟閘值電壓
10、VGS(TH)GDSFORCE IDS=250uAMEASURE VGSVDSCET 華 瑞 股 份 有 限 公 司 CHINO-EXCEL TECHNOLOGY CORPCETCET CONFIDENTIALDC PARAMETER- GFS/VDSGFS : 代表輸入與輸出的 關係即GATE 電壓變化 ,DRAIN電流變化值,單位 為S.當汲極電流愈大,GFS 也會增大.在切換動作的 電路中,GFS值愈高愈好. VFSD:此為二極體為順方 向電流流通時的電壓降.GDSFORCE IDS=250uAMEASURE IDS/VGSVDSGDSFORCE ISD=Constant (A)MEAS
11、URE VSDVSDVGS= 0VCET 華 瑞 股 份 有 限 公 司 CHINO-EXCEL TECHNOLOGY CORPCETCET CONFIDENTIALv AC PARAMETER DYNAMIC CHARACTERISTICS CISS , COSS ,CRSS GATE CHARGE QG/QGS/QGD TURN-ON/OFF DELAY TIME TD (ON) /TD (OFF) RISE / FALL TIME TR /TFMOSFET 參數特性 - AC PARAMETERCET 華 瑞 股 份 有 限 公 司 CHINO-EXCEL TECHNOLOGY CORP
12、CETCET CONFIDENTIALAC PARAMETER - CISS , COSS ,CRSSCISS : 此為POWER MOS在截止 狀態下的閘極輸入容量，為閘- 源極 間容量CGS與閘-汲極間容 量CGD之和。特別是CGD為空乏 層 容量。其導通時的最大值， 即是VDS=0V時。COSS : 此為汲極-源極間的電容 量，也可以說是內藏二極體在逆 向偏壓時的容量。CISS = CGS+CGDCOSS = CDS+CGS /CGDCRSS = CGDGDSCDSCGDCGSDRAINDrainN+PGATEN-CGDCGSCDSSOURCEDRAINCRSS : 此為汲極-閘極間的電
13、 容量，此對於高頻切換動作最 有 不良影響。為了提高元件 高頻特性，CGD要愈低愈好。CET 華 瑞 股 份 有 限 公 司 CHINO-EXCEL TECHNOLOGY CORPCETCET CONFIDENTIALAC PARAMETER- (TD(ON/OFF)&T(RISE/FALL)導通時間 TON : 此為導通延遲時間TD(ON)與上升時間TR 的和。由閘極電壓上昇至10%到VDS由 於ON而下降至90%之值為止的時間， 稱之為TD(ON) ，而進一步至VDS成為 10%之值為止的時間稱之為TR 。此一 導通時間與閘極電壓以及信號源的阻抗 有很大的關係，大致上成為TON RG/VG
14、S的關係。截流時間 TOFF : 此為截流時間TD(OFF)與下降時間TF之和。由閘極電壓下降 至90%開始，至VDS成為OFF而上昇至10%之值為止的時間 。稱之為TD(OFF) ，更進一步至VDS上昇至90%為止的時間， 稱之為TF 。此一截流時間TOFF也與導通時間一樣與信號源 阻抗及閘極電壓有很大關係。大致上可以用TOFF RG/VGS 表示。CET 華 瑞 股 份 有 限 公 司 CHINO-EXCEL TECHNOLOGY CORPCETCET CONFIDENTIALAC PARAMETER - QG , QGS , QGDPOWER MOS 的切換動作過程可以說是一種 電荷移送
15、現象。由於閘極完全是由絕緣膜覆 蓋，其輸入阻抗幾乎是無限大，完全看輸入 電容量的充電/放電動作來決定切換動作的狀 態。POWER MOS 在導通前可以分- 啟閘值電壓 之前/開始導通/完全導通三種狀態:啟閘值電壓 : 在電壓達到啟閘值電壓之前 ，輸入電容量幾乎是與閘極電容量CGS相 等。在閘極正下方的汲極領域的空乏區會 擴展，閘極- -汲極間的電容量與電極間距 離有關。在導通的初期狀態，由於有Miller 效應，輸入電容量的變化很 複雜。當汲極 電流愈增加時，Av也會增加，Miller效應 會愈明顯。隨著汲極電流的增大，負載電 阻的壓降也會增大，使加在POWER MOS 的電壓下降。Vgs Gate to Source Voltage(V)0 20 40 60 80 100Qg Total Gat
