MOSFET  di  potenza Ver3cally  Diffused  (VD)  MOSFET   •  N+  ~  1019  cm-­‐3,  P  ~  1016  cm-­‐3,  N-­‐epi~  1014-­‐1015  cm-­‐3,  t  ~  100  nm   ox •  La  tensione  di  breakdown  e`  determinata  dalla  regione  di  deriva   •  BJT  parassita  (Nota:  corto  tra  body  e  source,  spegne  il  BJT)   •  Diodo  tra  p-­‐body  e  n+  drain  (uMle  nei  raddrizzatori)   •  Il  gate  e’  sovrapposto  alla  regione  di  deriva.  Regione  ON:  riduce   RON  (accumulazione),  regione  OFF  (agisce  da  “field  plate”). VDMOSFET   •  Molte  celle  in  parallelo  (migliaia)  di  varia  forma  (per  es.  HEXFET)   con  piccole  regioni  di  source    alto  W/L   •  W  del  MOSFET  e’  la  somma  delle  larghezze  di  queste  regioni Funzionamento  e   cara>eris3che  I-­‐V   S G V •  Vth  ~  2-­‐5  V   •  CaraeerisMca  di  trasferimento   ~  lineare  (non  parabolica!) Saturazione  della  velocita`  di   deriva   •  E’  responsabile  della   transcaraeerisMca  lineare  per   overdrive  non  piccolissimi.   •  Perche’  I  ~  (V -­‐V )2?   GS th – 1.  Q  ~  (V -­‐V )   GS th – 2.  Caduta  di  tensione  sul   canale  ~  (V -­‐V )   GS th •  Il  faeore  2  sparisce  se  la  velocita’   degli  eleeroni  satura,  quindi:   – I  ~  (V -­‐V )   GS th •  W/L  ~  1000-­‐10000 Modelli  MOSFET  in  commutazione   •  I  MOSFET  si  basano  su  portatori  maggioritari  e  sono  quindi   intrinsecamente  piu’  veloci  dei  BJT  (frequenza  switching  fino  a   1  MHz)   •  C  e  C  determinano  la  frequenza  di  commutazione   gs gd                                        Zona  aEva                                                                            regione  ohmica Capacita`  interne   •  Cgs  indipendente  da  V DS   •  Cgd  varia  anche  di  2  ordini  di  grandezza  con  V .  Approx  a  due   DS livelli  (V <  V  –  regione  ohmica  o  V >V  -­‐  saturazione  )   DS   GS DS GS Accensione  –  turn  on   •  Carico  indunvo   •  t :    delay  turn  on   d(on) V  arriva  a  V GS th   •  t :  rise  Mme  i  (sat)   ri •  t  sat  (VGS  cost)   fv1 •  t  lineare  (VGS   fv2 cost) Spegnimento  –  turn  off   •  Per  t=0  V  va  a  0.   GG •  Quando  VGS   raggiunge  il  valore   che  sosMene  la  ID   la  variazione  si   arresta  finche’  il   canale  non  si   svuota     •  t d(off)   •  t :  (lin)   rv2 •  t :  (sat)   rv1 •  t :  (sat)   fi Tensione  di  breakdown   •  RaMngs:     – V    breakdown  dieleerico  dell’ossido  (107  V/cm)   GS(max) • Se  tox  ~  50-­‐100  nm    V  ~  50-­‐100  V  (praMca  20-­‐30   GS(max) V)   • Protezione  da  scariche  eleeriche  tramite  due  Zener  back-­‐ to-­‐back  tra  G  e  S.   – BV   limitato  dal  breakdown  a  valanga  tra  drain  e  body   DSS     dipende  dallo  spessore  della  regione  di  deriva  (come  nei   diodi  pn.