五．靜態(tài)參數(shù)
圖5.1IRFB11N50Adatasheet section 6
這里給出了結溫25度時的靜態(tài)參數(shù)，這些參數(shù)常出現(xiàn)在各類測試數(shù)據(jù)報告中，是必測的參數(shù)之一。
1．漏源擊穿電壓V(BR)DSS：
這個參數(shù)就是我們常說的BVDSS，是指柵源電壓VGS為0時，場效應管正常工作所能承受的最大漏源電壓，也就是漏源間寄生二極管的反向擊穿電壓。一般定義為漏電流達到250uA時候的漏電壓。該擊穿也屬于雪崩擊穿范疇，只是我們一般測量的漏電流比較小，對于正常器件來說，不具有破壞性。
擊穿電壓V(BR)DSS是我們衡量一個MOS器件的重要參數(shù)，它和導通電阻RDS(on)都與器件的外延層厚度有關，并成正比（如圖5.2所示）。
圖5.2 Normalized RDS(on) vs. V(BR)DSS
也就是說，厚的外延層能帶來高的擊穿電壓，當同時也會帶來大的導通電阻，這一點尤其在高壓器件中表現(xiàn)的最為明顯。如何平衡兩者的關系，是在設計者在設計時必須解決好的關鍵問題。
在目前的高壓器件工藝中，引入了所謂GuardRing的結構，用以減緩結表面電場線的變化趨勢，防止電場線集中導致的提前擊穿現(xiàn)象。
圖5.3 ElectricFieldcrowdingforSingle Source
如圖5.3表示出了單個Source區(qū)域的電場線分布，兩圖中的箭頭方向均為電場線方向，從兩圖對比不難看出，（b）中的Source區(qū)域的電場線分布平滑及均勻，尤其是N+轉(zhuǎn)角的薄弱處受到的電場沖擊較少，這樣大大減少了由于電場集中而導致提前擊穿的問題。如果將多個Ring連接起來，就會得到圖5.4的電場線分布效果。
圖5.4 優(yōu)化后的邊緣結構
此外，還有主結，場板等用于改善電場線的結構也被廣泛的應用。
2．飽和漏源電流IDSS：
柵極電壓VGS=0、VDS為一定值時的漏源電流。
一般情況下，會給出兩組漏源電流，分別是常溫下100％額定電壓下的漏電流以及極限溫度下80％額定電壓下的漏電流。
如圖5.5，漏源電流在125℃以下會很小，在納安級別，當超過這個溫度時，每上升10℃，電流就會增大約一倍。
圖5.5 IDSS vs. Temperature
這里的IDSS與之前的ID不是一個概念。ID主要由工藝中所選用外延決定，是一個計算的值。而IDSS則是實際應用中的電流值，是器件真實性能的一個表現(xiàn)。
3．柵源驅(qū)動電流及反向電流IGSS：
由于 MOSFET 輸入阻抗很大，IGSS一般在納安級。
一般低壓產(chǎn)品的IGSS測試電壓為20V，高壓產(chǎn)品的測試電壓為30V。
柵電流是用來確認柵極質(zhì)量的，包括柵極與源極間的隔離情況以及柵氧的質(zhì)量。
4．開啟電壓（閥值電壓）VGS(th)：
當外加柵極控制電壓VGS超過VGS(th)時，漏區(qū)和源區(qū)的表面反型層形成了連接的溝道。應用中，常將漏極短接條件下ID等于250uA時的柵極電壓稱為開啟電壓。
此參數(shù)一般會隨結溫度的上升而有所降低（見圖5.6 不同溫度下的輸出特性曲線）。一般來說，高壓器件的開啟的規(guī)范為[2,4]，低壓器件的開啟規(guī)范為[1,2]，這是根據(jù)應用時外部的CMOS和TTL電路的驅(qū)動電壓來制定的。
(a)
(b)
圖5.6Typical Output Characteristics
(a)TJ=25?C; (b) TJ=150?C
具體的開啟電壓大小受柵氧厚度，P-body注入劑量及襯底摻雜濃度而決定。
5．導通電阻RDS(on)：
在特定的VGS（一般為普通驅(qū)動電壓10V，或邏輯電路驅(qū)動電壓4.5V）、結溫及漏極電流的條件下，MOSFET 導通時漏源間的最大阻抗。
RDS(on)是一個非常重要的溫度敏感參數(shù)，決定了 MOSFET 導通時的消耗功率。在25?C和110?C間，它的值近似變?yōu)閮杀叮ㄒ妶D5.7所示）?？紤]到MOSFET正常運行時的結溫TJ不會低于25?C，故應以此參數(shù)在最高工作結溫條件下的值作為損耗及壓降計算的標準。
一般用150?C與25?C時的比值作為器件額定電流的計算因子（圖4.2）。這個因子一般在100V~900V的高壓器件中為2.5~2.8，小于100V的低壓器件為1.6~1.7。
通常RDS(on)定義為VG為10V時的值，這是由于當VG大于10V，RDS(on)的變化就很小了，如圖5.7。
圖5.7 典型導通電阻曲線
一個完整的RDS(on)是由器件結構中很多塊電阻串聯(lián)而成，其每部分的組成電阻結構見圖5.8，
圖5.8 Origin ofInternal Resistance in a Power MOSFET
說明如下：
1）RSOURCE：Source擴散區(qū)的電阻（Sourcediffusionresistance）；
2）RCH：溝道電阻（Channelresistance），這個電阻是低壓器件的RDS(on)組成中最主要的部分（見圖5.10）；
3）RA：堆積電阻（Accumulationresistance）；
4）RJ：兩個P-body區(qū)域間的JEFT電阻（JEFTcomponent-resistance）；
5）RD：漂移區(qū)電阻（Driftregionresistance），也就是我們常說的EPI電阻，這個電阻是高壓器件的RDS(on)組成中最主要的部分（如圖5.10）；
圖5.10 RelativeContributions to RDS(on) With Different Voltage Ratings
6）RSUB：襯底電阻（Substrateresistance）；
7）Rwcml：Source和Drain之間的金屬，金屬與硅之間以及封裝中的焊接金線等的金屬接觸電阻總和（Sum ofWire resistance）,這個電阻部分在高壓器件的RDS(on)組成中，可以忽略不計，但在低壓器件中卻很重要（見圖5.10）。
如圖5.10，給出了RDS(on)各部分組成電阻在不同工作電壓的器件中所占的比例，可以看出，在500V的高壓器件中，EPI電阻占了50％以上，這由于為了增加器件的耐壓而增厚EPI所導致的，但RDS(on)過高會使器件功耗增大，容易發(fā)熱，影響器件的使用壽命，所以如何在BVDSS和RDS(on)之間選擇一個平衡的EPI厚度，是高壓器件設計人員的一個重大課題。
目前在業(yè)界評定RDS(on)時，為了去除器件面積對其的影響，比較普遍的做法就是使用RDS(on)和器件的有效管芯面積作為標準，稱為RSP，其定義的計算公式是：
RSP = RDS(on)×Active Area
（式5）
TO BE CONTINUED