第一章 高频功率半导体开关器件<br> 第二节 功率场效应晶体管（VMOSFET）<br> 20世纪60年代初期，金属一氧化物一半导体场效应晶体管（简称MOSFET）开始商品化，同时促进了集成电路的发展。70年代以后，MOSFET朝着大规模集成电路（LSI）和超大规模集成电路（VLSI）的方向发展，并获得了广泛的应用。但是，MOS场效应晶体管作为功率器件，还是70年代中期以后的事。<br> 众所周知，传统的MOS场效应管一直采用平面水平沟道结构，如图1—2—1所示。它的源极S、漏极D和栅极G都处于硅单晶体片的同一侧，源极S与管壳相连。当栅极处于适当的正电位时，其二氧化硅层下面的晶片表面区由P形变为N形（称为反型层），形成N型沟道，把漏极N+区和源极N+区沟通。由于沟道的形成以及沟道内电子的浓度都可受栅压的控制，所以在一定的漏源电压下，从漏极D到源极S经过沟道传递的漏源电流也受栅压的控制，使之具有传输和放大信号的功能。这种结构以其特有的优点，在微电子学的许多领域，特别是LSl的发展中获得了极大的成功。但是，采用这类结构制造的功率MOS晶体管无论在工作频率、开关速度，还是在电压耐量、电流耐量等方面都有严重的缺陷。这是因为MOS场效应管的基本理论指出，要得到大的功率处理能力，必须有很高的沟道宽长比W/L，而传统的MOS场效应管结构中，L不能太小，因此必须增大芯片面积。这是不经济的，甚至是不可能的。同时，由于沟道靠近漏区处存在很强的电场，因此限制了漏源间的击穿电压。此外，漏、源、栅三个极都设置在硅单晶体片表面也对提高封装密度，改善击穿性能不利。由于这些原因，传统的MOS场效应管一直处于几十伏电压、几十毫安电流的水平。虽然有过一些改进，漏源电压可达100V以上，但终因导通电阻大、频率特性差、硅片利用密度低等缺点而未能得到推广。
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