Tranzystory: historia i współczesność, część 5. Super Junction MOSFET, IGBT, tyrystory (budowa i działanie )

Piotr Górecki

Kursy

Podstawy elektroniki

9 marca 2019

1168

W poprzednim odcinku stwierdziliśmy, że nie sposób wytworzyć wysokonapięciowych MOSFET-ów o małej rezystancji RDSon i zapewniającej dużą szybkość małej pojemności wejściowej. W niektórych źródłach linia z rysunku 4b z poprzedniego odcinka nazywana jest nieprzekraczalną granicą dla tranzystorów MOSFET, wynikającą z własnościowi krzemu. Nie jest to do końca prawdą, ponieważ tak rysowane linie zazwyczaj dotyczą tylko krzemowych tranzystorów MOSFET o, powiedzmy, klasycznej budowie.

Poprzednia część

Spis treści

Następna część

1. Tranzystory: historia i współczesność, część 1. Pierwsze tranzystory 2. Tranzystory: historia i współczesność, część 2. Tranzystory polowe JFET 3. Tranzystory: historia i współczesność, część 3. Pierwsze MOSFET-y 4. Tranzystory: historia i współczesność, część 4. Zubożane MOSFET-y 5. Tranzystory: historia i współczesność, część 5. Super Junction MOSFET, IGBT, tyrystory (budowa i działanie ) 6. Tranzystory: historia i współczesność, część 6. Krzemowe MOSFET-y, GaAs, polowe złączowe MESFET 7. Tranzystory: historia i współczesność, część 7. HEMT, HFET, MODFET i tranzystory GaAs

Okazuje się, że znaczące zmodyfikowanie wnętrza półprzewodnikowej struktury pozwala w istotny sposób poprawić właściwości MOSFETów wysokonapięciowych.

Super Junction MOSFET - budowa i działanie

Koncepcja nazywana Super Junction (superzłącza) została opracowana w ostatnich latach XX wieku. Rysunek 1 pokazuje w uproszczeniu różnicę budowy wewnętrznej i uzyskiwane zmniejszenie rezystancji.

Rys.1 Różnica budowy wewnętrznej - klasyczny MOSFET i Super Junction MOSFET

Kluczem jest wytworzenie w strukturze dość głębokich „kolumn”, co nie jest łatwe, a do czego obecnie wykorzystuje się głównie albo technikę wielokrotnej epitaksji (multiple epitaxy) lub technikę trawienia „głębokich rowów” (deep trench) – rysunek 2. Te „kolumny” nie pozwalają nośnikom prądu „uciekać na boki” i zapewniają jednolity rozkład pola elektrycznego na długości (zamkniętego, nieprzewodzącego) kanału, przez co kanał może być krótszy i mieć mniejszą rezystancję podczas przewodzenia.