N沟道增强型功率MOSFET垂直 DMOS 结构

　　功率 MOSFET（金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管）是一种没有少数载流子注入的多数载流子器件。在开关功率损耗占主导地位的高频应用场景中，它展现出了显著的优势，相较于功率双极结晶体管（BJT）和绝缘栅双极晶体管（IGBT）更为适用。这是因为功率 MOSFET 的开关速度快，能够有效降低开关损耗，从而在高频工作时保持较高的效率。
　　功率 MOSFET 具有可并联的特性，这是由于其正向电压会随温度升高而下降，这种特性能够确保所有组件之间的电流分布均匀。在实际应用中，通过并联多个功率 MOSFET，可以提高电路的功率处理能力。功率 MOSFET 主要分为以下几种类别：N 沟道增强型功率 MOSFET、P 沟道增强型功率 MOSFET 以及 N 沟道耗尽型功率 MOSFET。
　　N 沟道增强模式在电源开关电路中应用广泛。与 P 沟道器件相比，它具有更低的导通电阻。导通电阻低意味着在导通状态下，功率 MOSFET 的功耗更小，能够更高效地传输电流。
　　N 沟道耗尽型功率 MOSFET 与增强型功率 MOSFET 有所不同。它通常在 0V 栅极偏置时导通，并且需要施加负栅极偏置来阻止电流流动。这种特性使得 N 沟道耗尽型功率 MOSFET 在一些特殊的电路设计中有独特的应用。
　　N 沟道增强型功率 MOSFET 采用垂直 DMOS 结构，即具有四层 n+pn - n + 结构的简化垂直 DMOS 功率 MOSFET。当正栅极电压 Vgs 大于栅极阈值电平 Vgs (th) 时，会在栅极氧化层下方创建一个 n 型反型沟道，这个沟道将源极连接到漏极，从而允许电流流动。栅极阈值电压是指在栅极氧化层下创建 n 型反型沟道所需的栅极偏压。
　　功率 MOSFET 的内部结构包含寄生 BJT 和本征体二极管。寄生 BJT 是功率 MOSFET 结构的一部分，其中体区作为基极，源极作为发射极，漏极作为集电极。为了保证功率 MOSFET 的正常工作，通过将 MOSFET 的主体和源极部分短路，使基极电位尽可能接近发射极电位，从而保持 BJT 始终关闭。如果基极上的电位过高，会导致 BJT 打开，使器件进入 “闩锁” 状态，这可能会损坏器件。
　　在连接在漏极和源极之间的体漏 pn 结中形成了一个本征体二极管。体二极管在需要反向漏极电流即续流电流路径的电路中非常方便。例如，在一些开关电源电路中，当开关管关断时，电感中的电流需要一个续流路径，体二极管就可以提供这样的路径，避免电感产生过高的电压尖峰，保护电路中的其他元件。
　　如上图所示分别为 N 沟道和 P 沟道增强型功率 MOSFET 的电路符号，a 为 N 沟道增强型功率 MOSFET，b 为 P 沟道增强型功率 MOSFET。