本文的目標是找出具有更低功耗的新型器件結構,以滿足以手提電腦中CPU電源電路對功率管的功率損耗提出的日益苛刻的要求。隨著CPU性能的迅速提高,對CPU電源用功率管的自身損耗提出了更高的要求。目前廣泛使用的MOSFET功率管由于自身結構的限制,發(fā)展?jié)摿σ呀洸淮?國際上開始研究將常斷型JFET和常通型JFET用于該用途。本研究在常規(guī)溝槽柵JFET結構的基礎上,提出了創(chuàng)造性的改進,即把溝槽柵下的臨近電極處的部分Si層替換為絕緣的且電容率僅為硅1/3的SiO2層,以此來減小柵溝PN結的面積和介質的電容率來有效的減小柵-漏電容CGD,從而減小開關損耗。為了檢驗創(chuàng)新結構的效果,本文對本研究提出的新結構以及現(xiàn)有國際上先進的常斷,常通JFET結構,和溝槽柵MOSFET結構進行了仿真研究與對比。利用ISE仿真軟件,研究了五種結構器件的靜態(tài)特性和開關特性。最后,計算出開關器件的功耗,進行了對比分析。結果證明,在這些器件的典型工作電流ID=15A時,常通JFET尤其是埋氧常通JFET相比MOSFET已經有了明顯的功耗優(yōu)勢,并且隨著開關頻率越高,漏極電流越低,JFET的功耗優(yōu)勢越明顯。并且,常通型JFET優(yōu)于常閉型JFET,新型埋氧JFET優(yōu)于常規(guī)無埋氧結構JFET。在ID=4A,f=2MHZ時,常規(guī)常斷JFET比MOSFET降低功耗31.1%,新型埋氧常斷JFET降低功耗34.6%,常規(guī)常通JFET降低功耗34.2%,新型埋氧常通JFET降低功耗47.6%。
【學位單位】：北京工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2008
【中圖分類】：TP303.3
【部分圖文】：

電必然要求具有低壓輸出的供電電源，對于電源設計者的低壓電源面臨著很多挑戰(zhàn)。這種挑戰(zhàn)主要體現(xiàn)在用。比如現(xiàn)在正在研究中的1 伏甚至0.5 伏的電源，需要大的電流[12]，而同時功率損耗不能太大，這種要求對圖 1-1 CPU 電壓降和電流增長的示例[10b]

來越便宜[13]，于是MOSFET受到世人青睞。其早期的基本結構如圖1-2所示。由圖可知其通態(tài)電阻RDS(ON)[14]主要受溝道電阻RCH、JFET電阻RJ和漂移層電阻RD[15]的影響。漂移層電阻RD是由外延層電阻率決定的，因此MOSFET的RDS(ON)與器件耐壓有一個大概2.4到2.6次方的關系[9]。即器件的耐壓提高時，其RDS(ON)必然有一個十分迅速的上升。早期的研究集中于功率MOSFET的通態(tài)功耗較高的問題，主要解決的辦法就是減小通態(tài)電阻RDS(ON)。在保證擊穿電壓VB的前提下，為了獲得較大的導通電流，因而出現(xiàn)了多種降低RDS(ON)的新型MOSFET，包括COOLMOSFET，RESURFLDMOSFET，F(xiàn)LIMOSFET等[16]。目前

[20]，也就是雙極模式的結型場效應晶體管，其基本結構見圖1-4。近年來國際上對此方面也曾多有研究，按照初步的理論分析，在VGS加正偏使N溝JFET處于導通狀態(tài)時，柵pn結正向注入少子使溝道中高度電導調制，而且溝道中電流通道上沒有pn結（pn 結導通時有附加結電壓），JFET的通態(tài)壓降看起來應低于MOSFET和BJT。但開關過程中涉及少數(shù)載流子的積累和抽取，開關特性與MOSFET相比似乎應是弱點，難以判定。幾年前美國Lovoltech公司（現(xiàn)已改名為QSpeed公司）聲稱其生產出基于JFET技術代替MOSFET的功率開關器件產品，高頻工作時總功耗略低于MOSFET產品[21],但在300kHz以上電流20A工作時兩者的溫升都超過100℃
【引證文獻】

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1 趙杰;基于CMOS升壓電路控制器設計[D];黑龍江大學;2014年

本文編號：2870593