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平面型VDMOS与超结型VDMOS的雪崩耐量差异及选择指南

在功率半导体器件领域,平面型VDMOS(Vertical Double-diffused Metal-Oxide Semiconductor)和超结型VDMOS(Superjunction VDMOS,简称SJ-MOS)是两种常见的结构。这两种结构在雪崩耐量方面存在一定的差异,这直接影响到它们在高压、高功率应用中的选择。

雪崩耐量差异

雪崩击穿机制

当功率器件PN结的反向电压增大到某一数值后,半导体内载流子通过碰撞电离开始倍增,这一现象被称为雪崩击穿。雪崩耐量反映了功率器件对雪崩能量的承受能力。

平面型VDMOS的雪崩耐量

平面型VDMOS的雪崩耐量主要取决于其外延层设计、掺杂浓度以及结构布局。由于平面型VDMOS的结构特点,其雪崩耐量在单脉冲和重复脉冲条件下表现相对稳定,但受限于材料物理特性和制造工艺,其雪崩耐量可能相对较低。

超结型VDMOS的雪崩耐量

超结型VDMOS通过在P型和N型半导体薄层之间形成交替排列的耗尽区电场,实现了更高的掺杂浓度而不影响器件的击穿电压。这种结构使得超结型VDMOS在相同电压下具有更低的导通电阻,从而提高了功率密度和效率。

在雪崩耐量方面,超结型VDMOS由于其特殊的结构设计和优化的材料参数,通常表现出更高的雪崩耐量。尤其是在重复脉冲条件下,超结型VDMOS能够更好地承受雪崩能量的累积,从而提高了器件的可靠性和稳定性。

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选择指南

应用需求

在选择平面型VDMOS或超结型VDMOS时,首先要考虑应用的具体需求。如果应用对雪崩耐量的要求较高,特别是在重复脉冲条件下,那么超结型VDMOS可能是一个更好的选择。

性能参数

除了雪崩耐量外,还需要考虑其他性能参数,如导通电阻、封装尺寸、散热性能等。这些参数将直接影响器件的功率密度、效率和可靠性。

成本因素

在选择器件时,成本也是一个重要的考虑因素。虽然超结型VDMOS在性能上可能优于平面型VDMOS,但其制造成本也相对较高。因此,在选择时需要根据预算和应用需求进行权衡。

技术成熟度

技术成熟度也是一个需要考虑的因素。平面型VDMOS作为一种成熟的技术,已经得到了广泛的应用和验证。而超结型VDMOS虽然具有更好的性能,但其技术成熟度相对较低,需要更多的研发和应用经验。

综上所述,平面型VDMOS和超结型VDMOS在雪崩耐量方面存在一定的差异。在选择时需要根据应用需求、性能参数、成本因素和技术成熟度进行综合考虑。对于需要高雪崩耐量的应用,超结型VDMOS可能是一个更好的选择;而对于成本敏感或技术成熟度要求较高的应用,平面型VDMOS可能更为合适。

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