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功率场效应晶体管 MOSFET 原理
功率场效应管 Power MOSFET 也叫电力场效应晶体管，是一种单极型的电压控制器件，不但有自关断能力,而且有驱动功率小,开关速度高、无二次击穿、安全工作区宽等特点。由于其易于驱动和开关频率可高达500kHz，特别适于高频化电力电子装置，如应用于DC/DC变换、开关电源、便携式电子设备、航空航天以及汽车等电子电器设备中。但因为其电流、热容量小，耐压低，一般只适用于小功率电力电子装置。
一、电力场效应管的结构和工作原理
　　电力场效应晶体管种类和结构有许多种，按导电沟道可分为P沟道和N沟道，同时又有耗尽型和增强型之分。在电力电子装置中，主要应用N沟道增强型。
　　电力场效应晶体管导电机理与小功率绝缘栅MOS管相同，但结构有很大区别。小功率绝缘栅MOS管是一次扩散形成的器件，导电沟道平行于芯片表面，横向导电。电力场效应晶体管大多采用垂直导电结构，提高了器件的耐电压和耐电流的能力。按垂直导电结构的不同，又可分为2种：V形槽VVMOSFET和双扩散VDMOSFET。
　　电力场效应晶体管采用多单元集成结构，一个器件由成千上万个小的MOSFET组成。N沟道增强型双扩散电力场效应晶体管一个单元的部面图，如图1 a 所示。电气符号，如图1 b 所示。
　　电力场效应晶体管有3个端子：漏极D、源极S和栅极G。当漏极接电源正，源极接电源负时，栅极和源极之间电压为0，沟道不导电，管子处于截止。如果在栅极和源极之间加一正向电压UGS，并且使UGS大于或等于管子的开启电压UT，则管子开通，在漏、源极间流过电流ID。UGS超过UT越大，导电能力越强，漏极电流越大。
二、电力场效应管的静态特性和主要参数
　　Power MOSFET静态特性主要指输
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考虑自热效应的SOI MOSFET漏电流模型及热阻研究.pdf 71页
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考虑自热效应的SOI MOSFET漏电流模型及热阻研究
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当今对集成电路高速、高集成度以及大信息存储量的追求，使得MOS 晶体
管的特征尺寸持续不断的缩小，同时也伴随着不同结构和不同材料的出现。但是
随着晶体管特征尺寸的缩小和不同结构的出现，各种在常规长沟道MOS 器件中
可以忽略的效应在小尺寸器件中变得明显，并显著影响器件的性能。
SOI 技术是在体硅MOSFET 衬底中引入一层厚度为 100-400nm
的氧化硅，
由于这层埋绝缘层的出现，减小了寄生源/漏和衬底的结电容，允许器件的全部
电介质隔离，从而彻底消除了闩锁效应。此外，采用这种材料制成的集成电路还
具有集成密度高、速度快、工艺简单、短沟道效应小及特别适用于低压低功耗电
路等优点。因此，对深亚微米/纳米集成电路，SOI
技术将成为具有相当竞争力
的新技术。然而，因为SiO2
的热传导率比硅的热传导率大约小 100 倍，埋氧化
层成为沟道中热流动的一个壁垒，所以 SOI
的自热效应(Self-Heating
Effect)比体硅晶体管的自热效应更为严重，它可以显著地影响 SOI
器件的可靠
性、器件/ 电路运行、建模以及参数的提取，特别是跨导和电流密度随着晶体管
几何尺寸的缩小而增加，自热效应的影响已不容忽视。对大多数模拟应用，在电
路运行中SHE 效应会导致漏电流的显著减小，极端情况下，SHE 导致DC I-V 测
量中负输出导纳。SOI CMOS 器件中自热效应是一个非常重要的问题，因此对其
表征和测量也是如此。
本文第二章定量地分析了体硅MOSFET 主要电学参数受温度的影响，特别
是载流子迁移率、阈值电压以及漏端电流等主要性能都会由于温度的升高而降
低，这将严重影响器件的特性。
第三章，针对SOI MOSFET
自热效应，研究了如何在标准MOS 器件上用纯
电测量法来获得建模的临界参数，以达到对器件自热效应的表征和温度的测量的
目的。首先通过讨论自热效应对SOI
MOSFET 载流子迁移率、阈值电压、饱和
速度和漏电流等不同电学参数的影响，分析了电路水平的动态热行为，研究了物
理效应对MOSFET 热行为的贡献；接着综合考虑不同热参数对SOI MOSFET 漏
端电流的影响，给出了考虑自热效应的漏端电流近似模型；最后通过实验证明了
此模型的正确性。
考虑自热效应的SOI MOSFET 漏电流模型及热阻研究
第四章，基于SOI
MOSFET 漏端电流模型导出了饱和区漏电导的解析表达
式，并提出自热效应的提取技术，这一技术允许在标准MOSFET
结构上进行电
测量。实验结果显示，这种电导方法不论对全耗尽还是部分耗尽SOI 器件，都可
以在很宽的偏压范围内放心使用。
最后，对论文所做工作进行了总结，并对将遇到的问题和即将开展的工作进
行了展望。
关键字：自热效应；热阻抗；电导；SOI MOSFET；漏电流模型；冲击离化率
Due to the pursuit of high-speed, high integration and large information storage
integrated
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最大连续漏极电流4.4 A
最大漏源电压8 V
最大漏源电阻值35 mΩ
最小栅阈值电压0.4V
最大栅源电压-8 V、+8 V
封装类型SOT-23
安装类型表面贴装
晶体管配置单
通道模式增强
类别功率 MOSFET
最大功率耗散960 mW
尺寸3.04 x 1.4 x 1.02mm
每片芯片元件数目1
晶体管材料Si
典型接通延迟时间20 ns
最低工作温度-55 °C
典型栅极电荷@Vgs12 nC @ 4.5 V，20 nC @ 8 V
典型输入电容值@Vds960 pF@ 4 V
典型关断延迟时间40 ns
高度1.02mm
长度3.04mm
最高工作温度+150 °C
120 现货库存， 发货。网上下单，免运费。
20 海外库存，在5工作日内到达本地仓库并发货
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Sep 10, 2017
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