功率MOSFET
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功率MOSFET是專門處理大功率的電壓和電流的金屬氧化物半導體場效電晶體（MOSFET），也是功率半導體的一種。和其他功率半導體（例如絕緣柵雙極晶體管或晶閘管）比較，功率MOSFET的優點是其切換速度快，在低電壓下的高效率。功率MOSFET和IGBT都有隔離的閘體，因此在驅動上比較容易。功率MOSFE的缺點是增益較小，有時閘極驅動的電壓甚至比實際要控制的電壓還低。
MOSFET及互補式金屬氧化物半導體（CMOS）技術持續的演進，自1960年起已用在集成电路上，這也是功率MOSFET的設計得以實現的原因。功率MOSFET和一般信號級的MOSFET原理相同。功率MOSFET常用在电力电子学，是源自信號級的MOSFET，自1970年代開始有商品販售[2]。
功率MOSFET是最常見的功率半導體，原因是因為其閘極驅動需要的功率小、以及快速的切換速度[3]、容易實施的並聯技術[3][4]、高頻寬、堅固性、偏壓簡單、容易使用、也容易維修[4]。在低壓（200V以下）的應用中，功率MOSFET是最常見的功率半導體。功率MOSFET可以用在許多不同的領域中，包括大部份的電源供應、直流-直流轉換器、低電壓电机控制器等。
歷史
金屬氧化物半導體場效電晶體是贝尔实验室的Mohamed Atalla和Dawon Kahng在1959年發明的，是电力电子学的一大突破。MOSFET一代一代的推進，讓電力電子的設計者可以達到雙極性電晶體無法達到的性能以及功率密度[5]。
日立製作所在1969年發明了第一個垂直式的功率MOSFET[6]，之後稱為VMOS（V 型槽MOSFET）[7]。日本産業技術綜合研究所的Y. Tarui, Y. Hayashi和Toshihiro Sekigawa首次提出有自對準閘極的雙擴散MOSFET（DMOS）[8][9]。1974年時，日本东北大学的西澤潤一發明了用在音頻上的功率MOSFET，很就由山葉公司生產，用在高保真音頻功率擴大器。JVC、Pioneer、索尼及东芝也開始在1974年開始生產有功率MOSFET的放大器[10]。Siliconix在1975年開始販售VMOS[7]。
VMOS和DMOS發展成當時所謂的VDMOS（垂直型DMOS）[10]。惠普實驗室John Moll的研突團隊在1977年製作了DMOS的原型，展示DMOS比VMOS優越的特性，包括低導通阻抗以及高崩潰電壓[7]。日立在同一年開發了横向扩散金属氧化物半导体（橫向DMOS），屬於平面型的DMOS。日立是1977年至1983年之間，唯一的LDMOS製造商，當時的LDMOS是由像HH Electronics和Ashly Audio用在音頻功率擴大器中，也用在音樂以及公共廣播系統中[10]。當2G數位蜂窝网络在1995年開始使用時，LDMOS廣為使用在2G、3G等無線網路的無線電功率擴大器中[11]，後來也用在4G網路中[12]。
Alex Lidow1977年在史丹佛大學和Tom Herman共同發明了HexFET，六邊形的功率MOSFET[13][14]。International Rectifier在1978年開始販售HexFET[7][14]。絕緣柵雙極晶體管（IGBT）結合了功率MOSFET以及雙極性電晶體（BJT）的特點，是由通用电气的B·賈揚特·巴利加在1977年至1979年所發明的[15]。
超接合面（Super Junction）MOSFET是用P+ columns穿透N-外延層的MOSFET。將P層和N層疊層的概令念最早是由大阪大学的Shozo Shirota和Shigeo Kaneda在1978年提出[16]。飛利浦的David J. Coe發明了超接合面的MOSFET，作法是將p型及n型的層對調，並且因此在1984年申請了美國專利，在1988年通過[17]。
相關條目
相關條目
- ^ IRLZ24N, 55V N-Channel Power MOSFET, TO-220AB package; Infineon.. [2020-09-22]. （原始内容存档于2018-06-25）.
- ^ Irwin, J. David. The Industrial Electronics Handbook. CRC Press. 1997: 218 [2020-09-22]. ISBN 9780849383434. （原始内容存档于2020-08-03）.
- ^ 3.0 3.1 Power MOSFET Basics (PDF). Alpha & Omega Semiconductor. [29 July 2019]. （原始内容存档 (PDF)于2020-01-10）.
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- ^ Baliga, B. Jayant. The IGBT Device: Physics, Design and Applications of the Insulated Gate Bipolar Transistor. William Andrew. 2015: xxviii, 5–11 [2020-09-23]. ISBN 9781455731534. （原始内容存档于2020-08-06）.
- ^ MDmesh: 20 Years of Superjunction STPOWER MOSFETs, A Story About Innovation. STMicroelectronics. 11 September 2019 [2 November 2019]. （原始内容存档于2019-11-02）.
- ^ US Patent 4,754,310
延伸閱讀
- "Power Semiconductor Devices", B. Jayant Baliga, PWS publishing Company, Boston. ISBN 0-534-94098-6
