COOLMOS在电源上的应用已经初具规模，向英飞凌的产品已经全为COOLMOS系列，在电 源开发的过程中选用COOLMOS应该注意什么呢？COOLMOS与VDMOS的结构差异为了克服传统MOS导通电阻与击穿电压之间的矛盾，一些人在VDMOS基础上提出了一种 新型的理想器件结构，称为超结器件或COOLMOS，COOLMOS的结构如图2所示，其由一 些列的P型和N型半导体薄层交替排列组成在截止态时，由于P型和N型层中的耗尽区 电场产生相互补偿效应，使P型和N型层的掺杂浓度可以做的很高而不会引起器件击穿电 压的下降导通时，这种高浓度的掺杂可以使其导通电阻显著下降，大约有两个数量级因 为这种特殊的结构，使得COOLMOS的性能优于传统的VDMOS.|Source ?JDrain图2. 5J-MOS工艺结构,Drain图1 . VDMOS工艺结构对于常规VDMOS器件结构，Rdson与BV这一对矛盾关系，要想提高BV，都是从减小EPI 参杂浓度着手，但是外延层又是正向电流流通的通道，EPI参杂浓度减小了，电阻必然变大， Rdson就大了Rdson直接决定着MOSFET单体的损耗大小所以对于普通VDMOS，两者 矛盾不可调和，这就是常规VDMOS的局限性。
但是对于COOLMOS，这个矛盾就不那么明显了通过设置一个深入EPI的的P区，大 大提高了 BV,同时对Rdson上不产生影响对于常规VDMOS,反向耐压，主要靠的是N 型EPI与body区界面的PN结，对于一个PN结，耐压时主要靠的是耗尽区承受，耗尽区 内的电场大小、耗尽区扩展的宽度的面积常规VDSMO, P body浓度要大于N EPI，大家 也应该清楚，PN结耗尽区主要向低参杂一侧扩散，所以此结构下，P body区域一侧，耗尽 区扩展很小，基本对承压没有多大贡献，承压主要是P body— —N EPI在N型的一侧区域， 这个区域的电场强度是逐渐变化的，越是靠近PN结面，电场强度E越大对于COOLMOS 结构，由于设置了相对P body浓度低一些的P region区域，所以P区一侧的耗尽区会大大 扩展，并且这个区域深入EPI中，造成了 PN结两侧都能承受大的电压，换句话说，就是把 峰值电场Ec由靠近器件表面，向器件内部深入的区域移动了COOLMOS 在电源上应用的优点总结1> 通态阻抗小，通态损耗小由于SJ-MOS的Rdson远远低于VDMOS,在系统电源类产品中SJ-MOS的导通损耗必然较之VDMOS要减 少的多。
其大大提高了系统产品上面的单体MOSFET的导通损耗，提高了系统产品的效率，SJ-MOS的这 个优点在大功率、大电流类的电源产品产品上,优势表现的尤为突出2> 同等功率规格下封装小，有利于功率密度的提高首先，同等电流以及电压规格条件下，SJ-MOS的晶源面积要小于VDMOS工艺的晶源面积，这样作为 MOS的厂家，对于同一规格的产品，可以封装出来体积相对较小的产品，有利于电源系统功率密度的提高 其次，由于SJ-MOS的导通损耗的降低从而降低了电源类产品的损耗，因为这些损耗都是以热量的形式散 发出去，我们在实际中往往会增加散热器来降低MOS单体的温升，使其保证在合适的温度范围内由于 SJ-MOS可以有效的减少发热量，减小了散热器的体积，对于一些功率稍低的电源，甚至使用SJ-MOS后可 以将散热器彻底拿掉有效的提高了系统电源类产品的功率密度3> 栅电荷小，对电路的驱动能力要求降低传统VDMOS的栅电荷相对较大，我们在实际应用中经常会遇到由于IC的驱动能力不足造成的温升问题， 部分产品在电路设计中为了增加IC的驱动能力，确保MOSFET的快速导通，我们不得不增加推挽或其它 类型的驱动电路，从而增加了电路的复杂性。
SJ-MOS的栅电容相对比较小，这样就可以降低其对驱动能力 的要求，提高了系统产品的可靠性4> 节电容小，开关速度加快，开关损耗小由于SJ-MOS结构的改变，其输出的节电容也有较大的降低，从而降低了其导通及关断过程中的损耗 同时由于SJ-MOS栅电容也有了响应的减小，电容充电时间变短，大大的提高了 SJ-MOS的开关速度对 于频率固定的电源来说，可以有效的降低其开通及关断损耗提高整个电源系统的效率这一点尤其在频 率相对较高的电源上，效果更加明显COOLMOS 系统应用可能会出现的问题1>EMI 可能超标由于SJ-MOS拥有较小的寄生电容，造就了超级结MOSFET具有极快的开关特性因为这种快速开关特性 伴有极高的dv/dt和di/dt,会通过器件和印刷电路板中的寄生元件而影响开关性能对于在现代高频开关 电源来说，使用了超级结MOSFET，EMI干扰肯定会变大，对于本身设计余量比较小的电源板，在SJ-MOS 在替换VDMOS的过程中肯定会出现EMI超标的情况2>栅极震荡功率MOSFET的引线电感和寄生电容引起的栅极振铃，由于超级结MOSFET具有较高的开关dv/dt其震 荡现象会更加突出这种震荡在启动状态、过载状况和MOSFET并联工作时，会发生严重问题，导致MOSFET 失效的可能。
3>抗浪涌及耐压能力差由于SJ-MOS的结构原因，很多厂商的SJ-MOS在实际应用推广替代VDMOS的过程中，基本都出现过 浪涌及耐压测试不合格的情况这种情况在通信电源及雷击要求较高的电源产品上，表现的更为突出这 点必须引起我们的注意4>漏源极电压尖峰比较大我司MOSFET目前使用的客户主要是反激的电路拓扑，由于本身电路的原因，变压器的漏感、散热 器接地、以及电源地线的处理等问题，不可避免的要在MOSFET上产生相应的电压尖峰针对这样的问题, 反激电源大多选用RCD SUNBER电路进行吸收由于SJ-MOS拥有较快的开关速度，势必会造成更高的VDS 尖峰如果反压设计余量太小及漏感过大，更换SJ-MOS后，极有可能出现VD尖峰失效问题5> 纹波噪音差由于SJ-MOS拥有较高的dv/dt和di/dt，必然会将MOSFET的尖峰通过变压器耦合到次级，直接造成输出 的电压及电流的纹波增加甚至造成电容的温升失效问题的产生减小栅极震荡：1，栅极引脚串入磁珠2，如有二极管快速关断电路，去掉驱动电路中的快速关断二极管3，增大 Rg_ext4,使用PNP三极管快速关断，减小GS环路降低高压MOS 管导通电阻的原理与方法1不同耐压的MOS管的导通电阻分布。
不同耐压的MOS管，其导通电阻中各部分电 阻比例分布也不同如耐压30V的MOS管，其外延层电阻仅为总导通电阻的29%,耐压 600V的MOS管的外延层电阻则是总导通电阻的96.5%由此可以推断耐压800V的MOS 管的导通电阻将几乎被外延层电阻占据欲获得高阻断电压，就必须采用高电阻率的外延层， 并增厚这就是常规高压MOS管结构所导致的高导通电阻的根本原因2降低高压MOS管导通电阻的思路增加管芯面积虽能降低导通电阻，但成本的提高 所付出的代价是商业品所不允许的引入少数载流以上两种办法不能降低高压MOS管的导通电阻，所剩的思路就是如何将阻断高电压的 低掺杂、高电阻率区域和导电通道的高掺杂、低电阻率分开解决如除导通时低掺杂的高耐 压外延层对导通电阻只能起增大作用外并无其他用途这样，是否可以将导电通道以高掺杂 较低电阻率实现，而在MOS管关断时，设法使这个通道以某种方式夹断，使整个器件耐压 仅取决于低掺杂的N-外延层基于这种思想，1988年INFINEON推出内建横向电场耐压 为600V的COOLMOS管，使这一想法得以实现内建横向电场的高压MOS管的剖面结 构及高阻断电压低导通电阻的示意图如图所示。
与常规MOS管结构不同，内建横向电场的MOS管嵌入垂直P区将垂直导电区域的N 区夹在中间，使MOS管关断时，垂直的P与N之间建立横向电场，并且垂直导电区域的N 掺杂浓度高于其外延区N-的掺杂浓度当VGSVVTH时，由于被电场反型而产生的N型导电沟道不能形成，并且D，S间加 正电压，使MOS管内部PN结反偏形成耗尽层，并将垂直导电的N区耗尽这个耗尽层具 有纵向高阻断电压，如图（b）所示，这时器件的耐压取决于P与N-的耐压因此N-的低 掺杂、高电阻率是必需的㊀㊀㊀00㊀旷FZ1TF旷N-11+Z1 D（al内建横向电场的 髙压MOSFET断丽结购©鲁©|©|©$ I®⑥!©妙.Igj昭⑥0反型后的H导电尙道PP（b）垂宜的1T区越疑尽（C）谡电虫道形战庖来自诃按 的电子■再垂蓝的中正电荷中 和并恢倉T型悴征段；创检横向电:坐过MEFET咅ii面，垂直眶被夹旨:展驴通当CGS>VTH时，被电场反型而产生的N型导电沟道形成源极区的电子通过导电沟 道进入被耗尽的垂直的N区中和正电荷，从而恢复被耗尽的N型特性，因此导电沟道形成 由于垂直N区具有较低的电阻率，因而导通电阻较常规MOS管将明显降低通过以上分析可以看到：阻断电压与导通电阻分别在不同的功能区域。
将阻断电压与导 通电阻功能分开，解决了阻断电压与导通电阻的矛盾，同时也将阻断时的表面PN结转化为 掩埋PN结，在相同的N-掺杂浓度时，阻断电压还可进一步提高一、超结MOS管产品特征1、 卓越的功率转换效率2、 极低的导通损耗源于极低的特征导通电阻（Ron*A）3、 极低的开关功率损耗和驱动功率损耗源于极低的FOM（RON *Qg）4、 卓越的Eas能力（100%Eas测试二、超结MOS管产品应用1、 电脑、服务器的电源一一更低的功率损耗2、 适配器（笔记本电脑，打印机等）一一更轻、更便捷3、 照明（HID灯，工业照明，道路照明等）一一更高的功率转换效率4、 消费类电子产品（液晶电视，等离子电视等）一一更轻、更薄、更高能效兼具现代超结器件和传统高压MOSFET优点的新一代CoolMOS?系列自1998年进入市场以来，超结器件(Superjunction)在高压MOSFET市场上所占的份 额稳步上升多年以来，此类产品的厂商竞相减低单位面积上的最低导通电阻RDS(on)在 特定硅面积的情况下，持续降低导通电阻也使得器件的开关速度不断提高，从而降低应用上 的开关损耗但高开关速度，也增加了应用难度。
在目前的开关电源应用中，开关速度本身已经不是制约效率提高的因素因此，除了对 开关器件本身进行优化之外，还需要全盘考虑整个系统英飞凌的新一代CoolMOS?C6系列高压MOSFET既具有现代超结晶体管的优点，如极低 的单器件导通电阻和低容性损耗，又加强了开关控制性能和体二极管硬换流抗受能力概述CoolMOS? C6乃英飞凌向市场推出的新一代高压MOSFET第一代S5产品的导通电阻很 低，已经突破了硅极限下一代C2产品和在市场上广受欢迎的C3系列产品,特别是CoolMOS? CP系列产品，不仅更降低了导通电阻，也具备了更快的开关速度C3为通用功率器件，本 身已经成为一种标准而CP则适合同时要求最快开关速度和超低导通电阻的各种应用由 于CP系列产品可达到极高的开关速度，应用上需要对电路板布局和布线加以特别注意，避 免栅极和源极电路中产生寄生电容和电感因此，CP系列产品在高效率应用上仍然保持着 标杆地位英飞凌推出新的CoolMOS? C6产品系列的目的在于，使客户更容易更有效的控制开关速 度，大幅提升其抗电路板寄生电感和电容的性能，从而显著提高该器件适应各种非理想电路 环境的能力，并保持了 CP产品系列各种优势(如超低的导通电阻)。
工作原理Coe和Fujihira发明了超结理论，这标志着高压MOSFET领域取得了实质性突破早在 上个世。