最後更新:2026年10月8日功率半導體功率元件・電力電子中國大陸:沟槽型 MOSFET

溝槽式 MOSFET是什麼

Trench MOSFET

溝槽式 MOSFET 是在垂直挖出的溝槽(trench)內壁形成閘極、使通道沿垂直方向立起的功率 MOSFET。它消除了平面型的 JFET 電阻問題,單元密度也得以提高,因此能大幅降低導通電阻,已成為低耐壓功率 MOSFET 的主流。課題是閘極-汲極間電容增加,可採用遮蔽閘極結構等方式因應。

目錄4 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關用語
  4. 比較文章

定義與原理

溝槽式 MOSFET 是指不把閘極平放在基板表面,而是形成於垂直挖出的溝槽(trench)內壁的功率 MOSFET。由於通道相對於基板沿垂直方向立起,在相同面積內能塞入更多單元。

在傳統的平面型中,電流會通過相鄰本體區之間的狹窄路徑,在該處產生電阻增加的「JFET 電阻」。溝槽結構消除了這條路徑,再加上通道密度提高,能大幅降低導通電阻。這就是溝槽型成為低耐壓功率 MOSFET 主流的原因。

課題是閘極-汲極間電容(Cgd,回授電容)容易增加。溝槽底部與汲極側相對而產生電容,影響切換速度與閘極驅動損耗。對策包括將溝槽底部做成厚氧化層的結構,以及在閘極下方設置遮蔽電極的遮蔽閘極(shielded gate)結構。

SiC 也採用溝槽結構,但由於 SiC 的崩潰電場較高,溝槽底部的閘極氧化層會承受強電場,使長期可靠度的確保更加困難。因此需要設置緩和底部電場的保護區等,在結構上比 Si 要求更精細的設計。

溝槽式 MOSFET的常見問題

溝槽型與平面型有何不同?
平面型將閘極平放在基板表面,溝槽型則在垂直挖出的溝槽內壁形成閘極,使通道垂直立起。溝槽型消除了平面型產生的 JFET 電阻,單元密度也能提高,因此能大幅降低導通電阻。
溝槽式 MOSFET 有哪些弱點?
閘極-汲極間電容(回授電容 Cgd)容易增加。溝槽底部與汲極側相對而產生電容,影響切換速度與閘極驅動損耗。可採用加厚溝槽底部氧化層的結構,或在閘極下方設置遮蔽電極的遮蔽閘極結構來因應。
SiC 也使用溝槽結構嗎?
會使用,但難度較高。因為 SiC 的崩潰電場較高,溝槽底部的閘極氧化層會承受強電場,使長期可靠度的確保更加困難。需要在底部設置緩和電場的保護區等,在結構上比 Si 要求更精細的設計。

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