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一张图看懂VDMOS工艺

看懂VDMOS,关键是把三个问题连起来:沟道怎么造出来、电流怎么走、关断时电压由谁承担。
VDMOS是垂直双扩散功率MOSFET。这张图以传统硅基N沟道平面栅结构为例,从制造工艺讲到它为什么能做功率开关👇
🔬 “双扩散”,到底扩散了什么?
P体区与N⁺源区经过注入、扩散,形成不同的横向分布。两者扩散轮廓之间的差异,参与定义栅下沟道长度。
因此,结深、横向扩散和热预算都会影响最终器件表现。工艺上不能只看“区域有没有做出来”,还要结合掺杂剖面、片阻及电性结果判断。
⚡ “垂直”,不代表沟道也是竖着的
足够的正栅源电压,会在P体区表面诱导出电子反型沟道,把N⁺源区与漂移区接通。
电子先沿表面沟道横向移动,再经过JFET区、漂移区和衬底,流向背面漏极。表面控沟道,主导电路径穿过芯片厚度,这才是“垂直”的含义。
注意:Vth表示开始形成沟道,不能直接当作充分导通的驱动电压。
🛡️ 关断后,谁来扛住电压?
沟道消失后,在正常正向阻断状态下,P体区与N⁻漂移区之间的PN结反偏,耗尽区主要向轻掺杂漂移区扩展。
漂移区更厚、掺杂更低,通常有利于提高耐压,但也会增加导通电阻。耐压与导通损耗之间的取舍,是传统VDMOS设计的核心问题。
📊 工艺做好了,怎么验证?
看指定栅压和温度下的RDS(on),也要看阈值电压、击穿电压、漏电与栅电荷。再结合体二极管的反向恢复和可靠性表现,才能判断优化是否真正有效。
💡 它到底是做什么的?
驱动器控制栅极,VDMOS负责开关负载电流。在合适的电路中,通过快速切换与PWM,可以实现电机控制、灯光调节和电源能量转换。
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