2 Der DMOS-Transistor



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2 Der DMOS-Transistor

 

DIESES Kapitel gibt einen Überblick über die historische Entwicklung, die Struktur und Funktionsweise des DMOS-Transistors. Es wird auf einige allgemeine Eigenschaften von DMOS-Transistoren eingegangen und Wesentliches wird genauer erörtert. Im zweiten Abschnitt werden kurz der DMOS-Prozeß beschrieben und schematisch die in dieser Technologie gefertigten Standard- und Hochvolt-Bauelemente vorgestellt.

In der Geschichte der Hochvolt- und Leistungshalbleiterbauelemente waren bipolare Strukturen, die ab den frühen 50er Jahren entwickelt wurden, lange Zeit konkurrenzlos. Ab dem Beginn der 80er Jahre hat sich allerdings mit der Entwicklung der DMOS-Transistoren eine wesentliche Verschiebung in diesem Bild ergeben. Mit immer höheren Schaltgeschwindigkeiten und der (immer höheren) Integration von Leistungsbauelementen haben die MOS-Leistungsbauelemente im unteren (und zunehmend im mittleren) Leistungsbereich die bipolaren Bauelemente weitgehend verdrängt. Für den oberen Leistungsbereich eignen sich bipolare Bauelemente allerdings wegen des mit der Injektion von Minoritätsladungsträgern in die Driftzone verbundenen geringen On-Widerstands besser [9].

Weil bei MOS-Transistoren nur eine Ladungsträgerart am Transport beteiligt ist, gibt es keine Schaltzeitkonstanten, die mit dem Ausräumen und der Rekombination von Ladungsträgern verbunden sind. Deshalb ist das Schaltverhalten von Leistungs-MOSFETs i.a. um eine Größenordnung besser als das von Bipolarleistungsbauelementen. Da die Entwicklung auch im Leistungsbereich zu immer höheren Schaltgeschwindigkeiten geht, sind MOS-Transistoren hier ebenfalls unersetzbar geworden. Außerdem sind MOSFETs bei Parallelschaltung thermisch stabil: Erhöht sich die Temperatur eines Bauelements, da es etwas mehr Strom als die anderen führt, so sinkt seine Leitfähigkeit, und der Strom durch dieses Bauelement nimmt ab. Dies und die gegenüber dem Bipolartransistor verhältnismäßig große safe operating area (Bereich von Drainstrom und Drain-Source-Spannung, in dem die Funktion des Bauelements für DC- bzw. gepulsten Betrieb sichergestellt ist) sind weitere Vorteile der Leistungs-MOSFETs. Auch die Integration von Leistungsbauelementen mit der sie ansteuernden oder überwachenden Elektronik hat wesentlich zur wachsenden Bedeutung von MOS-Leistungsbauelementen geführt.





Martin Stiftinger
Wed Oct 5 11:53:06 MET 1994