Optimierung der elektrischen Eigenschaften von lateralen ...

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118 Kapitel 5 Dynamisches Verhalten von SJ‐LDMOS‐Transistoren _________________________________________________________________________________________________________________ Ladungsträgern in der Driftzone unterhalb des Gateoxids ein. Mit steigender Drainspannung sinkt Cgd dann stark ab. Erst wenn die Ladungsträgerdichte in der Verarmungszone zu Null wird, hört die Absenkung von Cgd auf. Bei jeder noch weiteren Zunahme von UDS bleibt Cgd auf ihrem Minimalwert und die Kurve wird flach. Im Verarmungsgebiet kann Cgd auch als eine Reihenschaltung aus der Oxidka‐ pazität Cox und der sowohl von UGS als auch von UDS abhängigen Raumladungszo‐ nen‐Kapazität CRLZ = CRLZ(UGS, UDS) betrachtet werden. Alle in Sperrichtung betriebenen p + ‐n ‐ ‐n + ‐Übergänge zwischen der Drain und der Source fasst die Drain‐Source‐Kapazität Cds zusammen. Dazu zählen z.B. bei dem untersuchten SJ‐LDMOS‐Transistor die Übergänge zwischen dem p‐Substrat und der n‐Driftzone, der p‐Basis und der n‐Driftzone sowie den p‐Säulen und der n‐Drift‐ zone. Da es sich bei Cds um eine Sperrschichtkapazität handelt, ist Cds stark von der Drain‐Source‐Spannung UDS abhängig (Abb. 5.5): ⎛ U DS ⎞ Cds = C′ ds0 ⋅AML⋅ ⎜1+ ⎟ ⎝ U D ⎠ −12 (5.10) ' Hierbei bedeutet AML die metallurgische Grenzfläche und C ds0 die flächenbezogene Drain‐Source‐Kapazität bei UDS = 0 V. Es gilt: C′ = ds0 2 qN ANDεSi N N U ( + ) A D D (5.11) mit der Diffusionsspannung UD, die sich um den pn‐Übergang zwischen den beiden Dotiergebieten herum ausbildet. Die parasitären Kapazitäten können in der Praxis nur indirekt gemessen werden. Daher geben Datenblätter nur die Werte von Eingangskapazität Ciss ≈ Cgs + Cgd bei Kurzschluss zwischen Drain und Source, Ausgangskapazität Coss ≈ Cds + Cgd bei Kurzschluss zwischen Gate und Source und Rückwirkungskapazität (Miller‐Kapa‐ zität) Crss ≈ Cgd (typisch bei UGS = 0 V und UDS ≈ 25 V angegeben) an. Die Messung wird üblicherweise bei der Kleinsignalfrequenz f = 1 MHz durchgeführt. In Abb. 5.6 sind die flächenbezogenen 8 parasitären Kapazitäten eines RESURF‐LDMOS über der Drain‐Source‐Spannung UDS aufgetragen. 8 Mit einem hochgestellten Strich gekennzeichnet.
Kapitel 5 Dynamisches Verhalten von SJ‐LDMOS‐Transistoren 119 _________________________________________________________________________________________________________________ Abbildung 5.5: Drain‐Source‐Kapazität Cds über der Drain‐Source‐Spannung UDS. C‘ C‘ ds C‘ gd C‘ gs n 0 UDS = UGS + UFB U DS Abbildung 5.6: Typische Abhängigkeit flächenbezogener parasitärer Transistorka‐ pazitäten von der Drain‐Source‐Spannung UDS bei konstanter Gate‐ Source‐Spannung (UGS = const).
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