Contents
1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1 Ideal Power Switching Waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2 Ideal and Typical Power MOSFET Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.3 Typical Power MOSFET Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.4 Ideal Drift Region for Unipolar Power Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.5 Charge-Coupled Structures: Ideal Specific On-Resistance . . . . . . . . . . . 8
1.6 Revised Breakdown Models for Silicon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.7 Typical Power MOSFET Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.7.1 DC-DC Sync-Buck Converter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.7.2 Variable-Frequency Motor Drive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.8 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2 D-MOSFET Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.1 The D-MOSFET Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.2 Power D-MOSFET On-Resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.2.1 Channel Resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.2.2 Accumulation Resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.2.3 JFET Resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.2.4 Drift Region Resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.2.5 N+ Substrate Resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.2.6 Drain and Source Contact Resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.2.7 Total On-Resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.3 Blocking Voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.3.1 Impact of Edge Termination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.3.2 Impact of Graded Doping Profile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
2.4 Output Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
2.4.1 Simulation Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
2.5 Device Capacitances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.5.1 Simulation Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
xi
2.6 Gate Charge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
2.6.1 Simulation Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
2.7 Device Figures of Merit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
2.8 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
3 U-MOSFET Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3.1 The U-MOSFET Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3.2 Power U-MOSFET On-Resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
3.2.1 Channel Resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.2.2 Accumulation Resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
3.2.3 Drift Region Resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
3.2.4 Total On-Resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
3.3 Blocking Voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
3.3.1 Impact of Edge Termination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
3.3.2 Impact of Graded Doping Profile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
3.4 Output Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
3.4.1 Simulation Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
3.5 Device Capacitances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
3.5.1 Simulation Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
3.6 Gate Charge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
3.6.1 Simulation Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
3.7 Device Figures of Merit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
3.8 Thick Trench Bottom Oxide Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
3.8.1 On-Resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
3.8.2 Reverse Transfer Capacitance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
3.8.3 Gate Charge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
3.8.4 Device Figures-of-Merit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
3.9 High Voltage Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
3.9.1 Simulation Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
3.10 Inductive Load Turn-Off Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
3.10.1 Simulation Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
3.11 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
4 SC-MOSFET Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
4.1 The SC-MOSFET Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
4.2 Power SC-MOSFET On-Resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
4.2.1 Channel Resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
4.2.2 Accumulation Resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
4.2.3 JFET Resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
4.2.4 Drift Region Resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
4.2.5 Total On-Resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
xii Contents
4.3 Blocking Voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
4.3.1 Impact of Edge Termination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
4.4 Output Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
4.4.1 Simulation Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
4.5 Device Capacitances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
4.5.1 Simulation Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
4.6 Gate Charge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
4.6.1 Simulation Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
4.7 Device Figures of Merit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
4.8 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
5 CC-MOSFET Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
5.1 The CC-MOSFET Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
5.2 Charge-Coupling Physics and Blocking Voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
5.2.1 Simulation Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
5.3 Power CC-MOSFET On-Resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
5.3.1 Channel Resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
5.3.2 Accumulation Resistance for Current Spreading Region . . . . 188
5.3.3 Drift Region Resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
5.3.4 Total On-Resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
5.4 Output Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
5.4.1 Simulation Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
5.5 Device Capacitances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
5.5.1 Simulation Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
5.6 Gate Charge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
5.6.1 Simulation Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
5.7 Device Figures of Merit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
5.8 Edge Termination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220
5.8.1 Simulation Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222
5.9 High Voltage Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
5.9.1 Simulation Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
5.10 Process Sensitivity Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
5.11 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
6 GD-MOSFET Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
6.1 The GD-MOSFET Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242
6.2 Charge-Coupling Physics and Blocking Voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244
6.2.1 Simulation Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250
6.3 Power GD-MOSFET On-Resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263
6.3.1 Channel Resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265
6.3.2 Accumulation Resistance for Current Spreading Region . . . . 266
Contents xiii
6.3.3 Drift Region Resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266
6.3.4 Total On-Resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268
6.4 Output Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271
6.4.1 Simulation Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272
6.5 Device Capacitances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273
6.5.1 Simulation Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276
6.6 Gate Charge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278
6.6.1 Simulation Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280
6.7 Device Figures of Merit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283
6.8 Edge Termination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285
6.9 High Voltage Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285
6.9.1 Simulation Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286
6.10 Process Sensitivity Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306
6.11 Inductive Load Turn-Off Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310
6.11.1 Simulation Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315
6.12 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322
7 SJ-MOSFET Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323
7.1 The SJ–MOSFET Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324
7.2 Charge–Coupling Physics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326
7.2.1 Simulation Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329
7.3 Power SJ-MOSFET On-Resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346
7.3.1 Channel Resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350
7.3.2 Accumulation Resistance for Current Spreading Region . . . . 351
7.3.3 Drift Region Resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351
7.3.4 Total On-Resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353
7.4 Output Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357
7.4.1 Simulation Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357
7.5 Device Capacitances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357
7.5.1 Simulation Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364
7.6 Gate Charge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367
7.6.1 Simulation Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369
7.7 Device Figures of Merit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371
7.8 Edge Termination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373
7.8.1 Simulation Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374
7.9 High Voltage Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378
7.9.1 Simulation Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378
7.10 Process Sensitivity Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381
7.11 Inductive Load Turn-Off Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 385
7.11.1 Simulation Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389
7.12 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396
xiv Contents
8 Integral Diode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399
8.1 Power MOSFET Body Diode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400
8.2 Computer Power Supplies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400
8.2.1 Power U–MOSFET Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 402
8.2.2 Power CC–MOSFET Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407
8.2.3 Power JBSFET Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 412
8.3 Motor Control Application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 424
8.3.1 Power U–MOSFET Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425
8.3.2 Power JBSFET Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 430
8.3.3 Power GD–MOSFET Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 437
8.3.4 Power GD–JBSFET Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 443
8.3.5 Power SJ–MOSFET Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 461
8.3.6 Power SJ–JBSFET Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 467
8.4 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 472
8.4.1 Low–Voltage Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 473
8.4.2 High–Voltage Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 474
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 476
9 SiC Planar MOSFET Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 477
9.1 Shielded Planar Inversion-Mode MOSFET Structure . . . . . . . . . . . . . . 478
9.1.1 Blocking Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 479
9.1.2 Threshold Voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 484
9.1.3 On–State Resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 486
9.1.4 Capacitances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493
9.1.5 Gate Charge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 496
9.1.6 Device Figures of Merit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 498
9.1.7 Inductive Load Turn-Off Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 499
9.1.8 Body-Diode Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 503
9.2 Shielded Planar ACCUFET Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 504
9.2.1 Blocking Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 505
9.2.2 Threshold Voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 510
9.2.3 On–State Resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 512
9.2.4 Capacitances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 517
9.2.5 Gate Charge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 519
9.2.6 Device Figures of Merit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 522
9.2.7 Inductive Load Turn-Off Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 523
9.2.8 Body–Diode Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 527
9.3 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 531
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 533
10 Synopsis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 535
10.1 Computer Power Supplies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 536
10.1.1 Inadvertent Turn–On Suppression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 537
10.1.2 Device Active Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 539
Contents xv
10.1.3 Switching Power Losses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 540
10.1.4 Input Capacitance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 540
10.1.5 Device Comparison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 540
10.2 High Voltage Motor Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 543
10.3 Device Comparison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 549
10.4 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 552
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 552
About the Author . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 553
Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 557