In Abb. 4.1 sind die Betriebsgrenzen eines typischen 
-DMOS-Transistors dargestellt [8]. Die durchgezogene Linie gibt
die safe operating area für DC-Betrieb an, die strichlierten Linien
jene für einmalige Pulse der Breite von 
bis 
. Für
geringe Drainspannungen ist der maximale Strom begrenzt vom maximalen
Strom durch die Bonding-Drähte. Diese Grenze ist allerdings rein
theoretisch, da bei niedrigen Drainspannungen aufgrund des On-Widerstands
keine so hohen Ströme erreicht werden können. Für geringe Drainströme
ist die Drainspannung durch punch through bzw. Lawinendurchbruch am
Übergang zwischen 
-body und Driftzone begrenzt (siehe
Abschnitt 2.1). Für hohe Spannungen und Ströme wird die safe operating area durch die maximale Leistung 
,
die im Bauelement umgesetzt wird, begrenzt. Die erzeugte Wärme wird
i.a. an eine an der Rückseite des Bauelements angebrachte Wärmesenke
(etwa in der Form eines Kühlkörpers) abgegeben. Da die intrinsische
Trägerdichte 
in einem Halbleiter exponentiell mit der Temperatur
steigt und die Funktion des Transistors bei Eigenleitung (die intrinsische
Trägerkonzentration übersteigt die Dotierungskonzentration)
zusammenbricht, wird i.a. die maximale Leistung des Transistors so
bestimmt, daß die Temperatur im Bauelement einen bestimmten Wert nicht
übersteigt [82]. Oft wird dafür 
verwendet (bei
dieser Temperatur wird ein mit einer Konzentration von ca. 
dotiertes Material eigenleitend). Da die Leistung im Vergleich zur
Gesamtdicke des Wafers praktisch an der Oberfläche umgesetzt wird, sind der
Wärmewiderstand des Wafers (und etwaiger anderer Lagen bis zur Wärmesenke)
und die Temperaturdifferenz zur Wärmesenke für die maximale
Leistung verantwortlich [138]. Eine größere Chipfläche erlaubt
deshalb wegen eines geringeren Wärmewiderstands eine höhere maximale
Verlustleistung (vgl. Abschnitt 6.7.2).
Abbildung 4.1: Safe operating area eines typischen
DMOS-Transistors.
Für kurze Pulse liegen sowohl der maximale Strom bei niedrigen Drainspannungen des Bauelements als auch die maximale Leistung höher als im DC-Fall. Die mittlere Leistung bei gepulstem Betrieb ergibt sich aus dem Verhältnis von Puls- zu Periodendauer (wenn die Periodenweite klein genug ist im Vergleich zur thermischen Zeitkonstante gegeben aus Wärmekapazität und thermischem Widerstand). Die maximale Drainspannung bei kleinem Drainstrom wird davon natürlich nicht beeinflußt.
Thermisch ist der DMOS-Transistor (wie alle MOSFETs) ein selbststabilisierendes Bauelement. Aufgrund der mit zunehmender Temperatur abnehmenden Beweglichkeit der Ladungsträger nimmt der Drainstrom mit steigender Temperatur ab. Es kommt im Gegensatz zu Bipolartransistoren nicht zu lokalen Stromfäden oder thermischem ,,Davonlaufen``. Abb. 4.2 zeigt den typischen Verlauf des Drainstroms eines DMOS-Transistors über der Temperatur [138]. Für einen lateralen DMOS-Transistor wurde in [32] der Temperatureinfluß auf alle wichtigen Kenngrößen untersucht.
Abbildung 4.2: Temperaturabhängigkeit des Drainstroms eines DMOS-Transistors nach [138].
Abb. 4.1 berücksichtigt keine sekundären Durchbruchsmechanismen. Heute kommerziell erhältliche DMOS-Transistoren sind i.a. so ausgelegt, daß durch Designmaßnahmen diese Durchbruchsmechanismen verhindert werden. Die damit verbundene große safe operating area ist mit ein Grund für die immer weitere Verbreitung von MOS-Leistungsbauelementen. Trotzdem sollen die sekundären Durchbruchsmechanismen und ihre Verhinderung kurz besprochen werden.