mos管寄生電容

寄生電容

寄生電容一般是指電感，電阻，芯片引腳等在高頻情況下表現(xiàn)出來(lái)的電容特性。實(shí)際上，一個(gè)電阻等效于一個(gè)電容，一個(gè)電感，和一個(gè)電阻的串聯(lián)，在低頻情況下表現(xiàn)不是很明顯，而在高頻情況下，等效值會(huì)增大，不能忽略。在計(jì)算中我們要考慮進(jìn)去。ESL就是等效電感，ESR就是等效電阻。不管是電阻，電容，電感，還是二極管，三極管，MOS管，還有IC，在高頻的情況下我們都要考慮到它們的等效電容值，電感值。

mos管寄生電容問(wèn)題

mos管寄生電容是動(dòng)態(tài)參數(shù)，直接影響到其開(kāi)關(guān)性能，MOSFET的柵極電荷也是基于電容的特性，下面將從結(jié)構(gòu)上介紹這些寄生電容，然后理解這些參數(shù)在功率MOSFET數(shù)據(jù)表中的定義，以及它們的定義條件。

（一）mos管寄生電容數(shù)據(jù)表

溝槽型功率MOSFET的寄生電容的結(jié)構(gòu)如圖1所示，可以看到，其具有三個(gè)內(nèi)在的寄生電容：G和S的電容CGS；G和D的電容：CGD，也稱(chēng)為反向傳輸電容、米勒電容，Crss；D和S的電容CDS。

功率MOSFET的寄生電容參數(shù)在數(shù)據(jù)表中的定義，它們和表上面實(shí)際的寄生參數(shù)并不完全相同，相應(yīng)的關(guān)系是：

輸入電容：Ciss=CGS+CGD

輸出電容：Coss=CDS+CGD

反向傳輸電容：Crss=CGD

（二）mos管寄生電容測(cè)試

mos管寄生電容的測(cè)試的條件為：VGS=0，VDS=BVDSS/2，f=1MHz，就是使用的測(cè)量電壓為額定電壓的一半，測(cè)試的電路所下圖所示。

(a) Ciss測(cè)試電路

(d) 標(biāo)準(zhǔn)的LCR

圖2：寄生電容測(cè)試電路

mos管柵極的多晶硅和源極通道區(qū)域的電容決定了這些參數(shù)，其不具有偏向的敏感度，也非常容易重現(xiàn)。

溝槽型功率MOSFET的寄生電容和以下的因素相關(guān)：

1、溝道的寬度和溝槽的寬度

2、 G極氧化層的厚度和一致性

3、溝槽的深度和形狀

4、S極體-EPI層的摻雜輪廓

5、體二極管PN結(jié)的面積和摻雜輪廓

高壓平面功率MOSFET的Crss由以下因素決定：

1、設(shè)計(jì)參數(shù)，如多晶硅的寬度，晶胞斜度

2、柵極氧化層厚度和一致性

3、體水平擴(kuò)散，決定了JFET區(qū)域的寬度

4、體-EPI和JFET區(qū)域的摻雜輪廓

5、柵極多晶硅摻雜通常不是一個(gè)因素，由于其是退化的摻雜；JEFET區(qū)域的寬度，JFET輪廓和EPI層摻雜輪廓主導(dǎo)著這個(gè)參數(shù)

高壓平面功率MOSFET的Coss由以下因素決定：

1、所有影響Crss參數(shù)，由于它是Coss一部分

2、體二極管PN結(jié)區(qū)域和摻雜輪廓

（三）mos管寄生電容的非線性

MOSFET的電容是非線性的，是直流偏置電壓的函數(shù)，圖3示出了寄生電容隨VDS電壓增加而變化。所有的MOSFET的寄生電容來(lái)源于不依賴(lài)于偏置的氧化物電容和依賴(lài)于偏置的硅耗盡層電容的組合。由于器件里的耗盡層受到了電壓影響，電容CGS和CGD隨著所加電壓的變化而變化。

圖3：AON6512電容隨電壓變化

電容隨著VDS電壓的增加而減小，尤其是輸出電容和反向傳輸電容。當(dāng)電壓增加時(shí)，和VDS相關(guān)電容的減小來(lái)源于耗盡層電容減小，耗盡層區(qū)域擴(kuò)大。然而相對(duì)于CGD，CGS受電壓的影響非常小，CGD受電壓影響程度是CGS的100倍以上。

圖4顯示出了在VDS電壓值較低時(shí)，當(dāng)VGS電壓增加大于閾值電壓后，MOSFET輸入電容會(huì)隨著VGS增加而增加。

圖4：輸入電容隨VGS變化

因?yàn)镸OSFET溝道的電子反形層形成，在溝漕底部形成電子聚集層，這也是為什么一旦電壓超過(guò)QGD階級(jí)，柵極電荷特性曲線的斜率增加的原因。所有的電容參數(shù)不受溫度的影響，溫度變化時(shí)，它們的值不會(huì)發(fā)生變化。

mos管器件作電容知識(shí)詳解

由于MOS管中存在著明顯的電容結(jié)構(gòu)，因此可以用MOS器件制作成一個(gè)電容使用。如果一個(gè)NMOS管的源、漏、襯底都接地而柵電壓接正電壓，當(dāng)VG上升并達(dá)到Vth時(shí)在多晶硅下的襯底表面將開(kāi)始出現(xiàn)一反型層。在這種條件下NMOS可看成一個(gè)二端器件，并且不同的

柵壓會(huì)產(chǎn)生厚度不一樣的反型層，從而有不同的電容值。

(1)耗盡型區(qū)：柵壓為一很負(fù)的值，柵上的負(fù)電壓就會(huì)把襯底中的空穴吸引到氧化層表面，即構(gòu)成了積累區(qū)，此時(shí)，由于只有積累區(qū)出現(xiàn)，而無(wú)反型層，且積累層的厚度很厚，因此積累層的電容可以忽略。故此時(shí)的NMOS管可以看成一個(gè)單位面積電容為Cox的電容，其中

間介質(zhì)則為柵氧。當(dāng)VGS上升時(shí)，襯底表面的空穴濃度下降，積累層厚度減小，則積累層電容；增大，該電容與柵氧電容相串聯(lián)后使總電容減小，直至VGs趨于0，積累層消失，當(dāng)VGS略大于o時(shí)，在柵氧下產(chǎn)生了耗盡層，總電容最小。

(2)弱反型區(qū)：VGS繼續(xù)上升，則在柵氧下面就產(chǎn)生耗盡層，并開(kāi)始出現(xiàn)反型層，該器件進(jìn)入了弱反型區(qū)，在這種模式下，其電容由Cox與Cb串聯(lián)而成，并隨VGS的增人，其電容量逐步增大。

(3)強(qiáng)反型區(qū)：當(dāng)VGS超過(guò)Vth，其二氧化硅表面則保持為一溝道，且其單位電容又為Cox，圖1.29顯示了這些工作狀態(tài)。

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