2022-2023学年高二物理竞赛课件：半导体功率器件

微电子器件基础 半导体功率器件 8.1功率双极晶体管 8.1.1垂直式功率晶体管的结构 横截面示意图 相互交叉的晶体管结构 8.1功率双极晶体管 8.1.2 功率晶体管的特性 1．较宽的基区宽度，更小的电流增益。 2．大面积器件，更低的截至频率。 3．集电极最大额定电流远大于于小信号晶体管。 小信号与功率晶体管特性与最大额定值的比较 8.1功率双极晶体管 8.1.2 功率晶体管的特性 功率晶体管的电流特性 8.1功率双极晶体管 8.1.3、达林顿组态 npn达林顿组态 npn达林顿组态的集成电路实现 8.2功率半导体MOSFET 8.2.1 功率晶体管的结构 双扩散MOS横截面 垂直沟道VMOS 8.2功率半导体MOSFET 8.2.2 功率晶体管的特性 1.更快的开关转换时间。 2.无二次击穿效应。 3.在一个更宽的温度范围内有稳定的增益及响应时间。 8.2功率半导体MOSFET 8.2.2 功率晶体管的特性 8.2功率半导体MOSFET 8.2.3 寄生双极晶体管 8.2功率半导体MOSFET 8.2.3 寄生双极晶体管 1.MOSFET的沟道长度视为寄生晶体管的基区宽度，寄生晶体管的电流增益很大。 2.寄生晶体管几乎一直处于关断态，只有在高速开关切换时处于开态。 3。寄生晶体管可能会产生一个很大的开态漏电流。使MOSFET烧坏，称之为反向击穿。 8.3散热片和结温 晶体管消耗的能量会使其内部温度逐渐升高，以致超过周围环境的温度。如果结温Tj太高，会永久烧坏晶体管，因此功率晶体管在封装时会包含散热片。 考虑散热片的影响时，必须考虑热阻θ的概念，其单位是℃/W。元件的温度差T2-T1与热阻的关系为： T2－T1＝Pθ P是通过元件的热功率。 8.3散热片和结温 $