MOS管导通电阻详细分析-管
MOS管内阻
当UGS小于一定值时N沟道升压MOS导通，当UGS大于一定值时P沟道升压MOS导通。
MOS管虽然全导通电阻变大电压如何变化，但内部也存在导通电阻。 RDS(ON)是指UGS=10V时D、S极之间的内部导通电阻。
导通内阻RDS(ON)不是一个固定值，它与温度有关，温度越高，RDS(ON)越大。
例如，右图是MOS管的RDS(ON)与结温的关系。
可以看出，在不同的结温下，会有不同的RDS(ON)，例如20℃时为0.75Ω。
使用MOS管设计开关电源或驱动电路时，通常需要考虑MOS的内阻。
当电压流过D极和S极时，在此内阻上会消耗能量，这部分消耗的能量称为导通损耗。
选择导通内阻小的MOS管，可以减少一定的导通损耗。 如今，小功率MOS管的导通内阻通常在几毫欧到几十毫欧左右。
如果想要更高的耐压，内部结构必须做得更厚，所以MOS的耐压越高，导通电阻RDS(ON)就越大。
导通内阻的大小不仅可以通过查阅芯片的数据指南来查看，也可以自己进行简单的测试。 在导通的情况下，测量流过MOS的电压ID和电流UDS。 电流UDS乘以电压ID就是导通内阻。
增大高压导通内阻的原理与技术
1、不同耐压的导通内阻分布
对于不同的耐压，导通内阻各部分的内阻比分布也不同。 例如，若耐压为30V，则外延层内阻仅为总导通内阻的29%，若耐压为30V，则外延层内阻为总导通内阻的96.5%。 600V。
由此可以推测，耐压800V的导通电阻几乎会被外延层的内阻抢占。 为了获得高阻断电流，必须使用具有高内电阻率的外延层并加厚。 这就是传统高压结构导致导通电阻高的根本原因。
2、降低高压导通内阻的思路
虽然减小芯片面积可以增加导通电阻，但增加成本的代价是商业产品所不允许的。 虽然引入少量自旋传导可以增加导通压降，但付出的代价是开关速率的增加和尾电压的出现，开关损耗的降低，以及高速优势的丧失。
上述两种方法均不能降低高压导通电阻。 剩下的想法是如何将阻挡大电流的低掺杂高内阻区域与导电沟道的高掺杂低内阻区域分开。
例如，低掺杂、导通时耐压高的外延层，只能降低导通内阻，没有其他用途。 这样，能否实现导电沟道高掺杂、低内阻，并且在关断时，尽量使这个沟道以某种形式夹断，使整个元件的耐压仅取决于低掺杂N外延层。
基于这些想法，1988年推出了内置垂直电场耐压600V的产品电阻变大电压如何变化，使这一观点成为现实。 图中所示为内置纵向电场的高压断面结构和高阻挡电场引起内阻的示意图。
与传统结构不同的是，内置垂直电场的嵌入式垂直P区将垂直导电区的N区夹在中间，这样当其关断时，垂直P区和N区之间就建立了垂直电场，并且垂直导电区的N掺杂含量低于其外延区的N-掺杂含量。
当VGS<VTH时，不能产生电场反转形成的N型导电沟道，但在D、S之间施加正电流，使内部PN结反向偏置，产生耗尽层，采用垂直导电的N区。 做。
该耗尽层具有很高的横向阻断电流，如图(b)所示，此时元件的耐压取决于P和N-的耐压。 因此，N-的低掺杂和高内阻是必要的。
当CGS>VTH时，产生电场反转形成的N型导电沟道。 源极区的电子通过导电沟道进入耗尽的垂直N区，中和正电荷，从而恢复耗尽的N型特性，从而产生导电沟道。 由于垂直N区具有较低的内阻，因此与传统的相比，导通电阻将显着降低。
从上面的分析可以看出，阻断电流和导通电阻处于不同的功能区域。 将阻断电流和导通内阻的功能分开，解决了阻断电流和导通内阻的矛盾，并且阻断时也将表面PN结转变为掩埋PN结，在相同的N掺杂含量下，阻断电流可以为进一步改善。