功率沟槽mosfet开关速度和栅漏电容cgd优化设计和的研究

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1、摘要随着市场对于更高效的电源供给器件和更耐久供电的电源电子器件的需求日益增长，如何提高电源管理系统效率的研究成为十分重要的课题之一。面对这样的需求，在电源管理系统中经常使用的功率MOSFET就需要做到更低的导通损耗和开关损耗。高密度功率MOSFET在DCDC变换器里面得到了广泛应用。在同步DCDC变换器中，功率MOSFET主要的开关损耗来自于反向恢复过程。本文第一个目的就是降低同步DCDC变换器中低端MOSFET损耗。通常大家采用与功率MOSFET并联一个Schottky二极管来实现这一目的。在第三章中，我们提出在器件功率MOSFE

2、T沟槽接触孔的底部来形成Schottky接触达到相同的目的。这个新结构的反向恢复电荷比普通功率MOSFET减少70％，减少了开关延迟，降低了功耗，提高了开关效率1％，同时比整合了Schottky的平面接触式功率MOSFET面积减少17％，提高了集成度。在功率MOSFET的高频应用中，无论是导通和开关损耗都要尽可能降低。这需要减小功率单元尺寸的同时降低导通电阻，也要降低器件的栅漏电容Cd，栅漏电容是开关损耗和高频应用过程中最重要的一个指标。本文的第二个目的是介绍了如何制造一个分离栅的器件，其中分离栅的作用就是降低栅漏电容Cd。本文第四

3、章中对于这个由我们设计制造的分离栅的器件在不同结构尺寸下做了分析，并将优化的结构与普通的沟槽MOSFET作比较，降低了栅漏电容C耐82％。本文提出的新结构均使用0．25um的工艺验证并已经量产满足市场要求。关键词：沟槽MOSFET、体二极管、反向恢复、栅漏电容％中图分类号：TN4AbstractTheever—’increasingdemandsforgreaterpowersupplyandlongerlastingbatter—。poweredelectronicdeviceshavemadeefficiencyinpowerm

4、anagementsystemoneofmostchallengingareas．TherequirementsonpowerMOSFETinpowermanagementsystemcontinuetopushmanufacturerstoproducedeviceswithlowerconductionandswitchinglosses．ThehighdensitypowerMOSFETdesignshavebeenincorporatedintoDCDCbuckconverter．ForSynchronousbuckconv

5、erterusedinDCDC，onemajorcontributortoswitchinglossesisreverserecovery．OnepurposeofthispaperistoreducepowerlossofthelowsideMOSFETusedinsynchronousbuckconverters．NormallywecoulduseaparallelSchottkydiodewithMOSFETbodydiode．Inthe3“chapter。wepresentanovelTrenchMOSFETstructu

6、rewithanintegralSchottkydiodeintrenchcontactbottomtoparallelbody—diode．Andreverserecoverychargeisreduced70％，whichincreasetheDC—DCefficiency1％．Theareaisreduced17％comparedtonormalTrenchMOSFETstructurewithSchottky．WhilethepowerMOSFEToperatinginhigherfrequency，bothconducti

7、onandswitchinglossesshouldbeminimized．Suchrequirementsneedscalingdownthecellpitchandgate—draincapacitancec耐．Gate—draincapacitanceisthemostimportantcapacitorinthelowswitchinglossapplicationandhighfrequencyapplication．Theotherpurposeofthispaperistointroducethemethodtofab

8、ricatesplit—gateMOSFETwhichreducedgate—draincapacitanceC嚼82％comparingwithconventionalTrenchMOSFETandevaluatetheperfor