其中又以功率垂直双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管（Power Vertical Double diffused MOSFET）近年来的发展最应人注目。

　　功率VDMOSFET管是三端管脚的电压控制型开关器件，在开关电源电路中的使用和双极型晶体管类似。其电气符号如图1，三端引脚分别定义为栅极（Gate），漏极（Drain）和源极（Source）。

　　功率VDMOSFET管按照器件的栅结构，可以分为平面（Planar），沟槽（Trench）两大类。由于两者电参数定义相同，所以本文仅就Planar 功率VDMOSFET管进行讨论（以下简称DMOS）。

　　当在栅极有驱动电压时，沟道（channel）发生反型，在漏端电压的偏置下，电流从漏极通过沟道流向源极，DMOS管导通。当栅极无驱动电压时，DMOS器件的沟道关断，此时DMOS管承受输入电压或其值的几倍。这就是DMOS管的基本工作原理。

　　从图2中可以看出，DMOS管内部存在着很多PN结构，这些结构对电参数有着重要的影响，或者从某些角度来说，DMOS器件的电参数就是直接或间接用来反映这些PN结构状态的。

　　在测试之前，必须先制定各项电参数的测试条件，而这时，就必须要知道所测器件的额定电流以及额定电压的大小。

　　额定电压值VDSS，是在器件设计之初就已经决定好的，将会通过电参数BVDSS来表现。而额定电流ID则是在器件完成后制定的。

　　通过器件的热阻来计算额定电流，是目前业界普遍采用的一种制定方法。使用封装完成后测得的热阻值，可以得到器件的最大功率损耗PD：

　　其中，Tjmax表示器件的最大结温，一般情况下为150°C，Tmb是指器件的外壳温度，在这里可以理解为初始温度，即室温25°C。RthJC就是热阻值，表征当耗散一个给定的功率时，结温与外壳温度之间的差值大小，所以单位是˚ C /W。一般由封装厂给出。

　　根据式1，在结温150˚ C时的最大功率损耗PD等于156W。从图3中可以得到150°C时的RDS(ON)为25°C时的2.5倍，即150°C时的RDS(ON) 为1.6Ω。根据式2，就可以得到该器件的额定电流ID＝9.88A。

　　基于热阻计算的额定电流一般适用于较高RDS(ON) 的DMOS管。相对于小RDS(ON) 的DMOS管（大电流器件）来说，一般计算所得的额定电流会大大超过此类DMOS管封装的电流能力。

　　将器件串入应用电路中，逐步增大电路中的电流，直至器件烧毁。记录此时的应用电流为器件的额定电流。由于这种方法受电路影响较大，一般情况下不会使用。

　　静态电参数出现在各类WAT，CP以及FT的数据报告中，是工程师判断器件是否合格的主要依据。常用的静态电参数主要包括：IGSS,VGS,IDSS,BVDSS,RDS(ON),VSD等。

　　IGSS的测试方法是将漏极和源极两端短接并接地，在栅极分别施加正向电压和反向电压，并分别测量栅极的电流。

　　IGSS的测试条件主要是根据本器件栅氧（GOX）厚度和质量来决定的。栅氧的工艺条件决定栅氧的质量，在相同的栅氧质量下，不同的栅氧厚度会得到不同的栅极击穿电压BVGSS。通常BVGSS的值可以估算为栅氧厚度值的十分之一。例如，P10NK60ZFP的栅氧厚度约1000埃，实际测试的正向BVGSS约91V，反向BVGSS约90V，测试曲线b所示。

　　在制定IGSS测试条件时，为了确保器件安全，一般只使用约三分之一的BVGSS作为测量电压来进行测试。目前通用的高压器件IGSS的测量电压约为30V，低压器件IGSS的测量电压约为20V。

　　由于DMOS器件的输入阻抗很大，所以IGSS一般在纳安（nA）级别，常用规范为[0,100nA]。

　　当外加栅极控制电压VGS超过VGS(th)时，漏区和源区的表面反型层形成了连接的沟道，使DMOS器件导通，如图5所示，随着栅电压的增大，器件逐渐导通，相同漏电压下的漏电流越来越大。

　　在实际器件测试中，常将源极接地，栅极和漏极短接并扫描电压，当ID等于250uA时，此时的栅极电压就称为开启电压。如图6，P10NK60ZFP的开启电压约为2.9V。

　　开启电压大小受栅氧厚度，P-body注入剂量及衬底掺杂浓度的影响。一般来说，高压器件开启电压的规范为[2V,4V]，低压器件开启电压的规范为[1V,2V]。

　　BVDSS和IDSS是考量DMOS器件正常工作时所能承受的最大漏源电压，以及此电压下的漏电流大小，是判断器件漏源间沟道及本征二极管的PN结状态的重要指标，实际器件的表面漏电往往也是影响该参数的重要因素。

　　BVDSS定义为在栅极和源极接地的情况下，漏极电流等于250uA时的电压值。IDSS定义为在栅极和源极接地的情况下，漏极电压等于器件额定电压时的电流值。

　　为了实现对PN结状态的监控，一般在自动测试时会设置四个测试项，分别对应如图7中的4个测试点：

　　值得注意的是，BVDSS和IDSS都正温度系数参数，尤其是IDSS。如图8，在125℃以内，IDSS一般都在1uA以下，超过125℃后，呈明显的线性增加，约每摄氏度增大12uA。

　　RDS(ON) 是指在特定的 VGS、结温及漏极电流的条件下， DMOS 导通时漏源间的最大阻抗。

　　对于DMOS管来说，RDS(ON) 是极其重要的标准参数。目前业界为了去除器件面积的影响，定义导通电阻RDS(ON) 与器件的有效管芯面积的乘积RSP以及导通电阻RDS(ON) 与器件的栅电荷总量Qg的乘积RQ为品质因子（Figure of Merits），用以评定器件的性能。

　　在测试中，一般应用VGS等于10V（标准电路，在逻辑电路时使用4.5V），ID等于60％的额定电流制定测试条件。这是由于当VGS大于10V时, RDS(ON) 的变化就已经很小了，如图9所示，VGS=10V和VGS=13V时的RDS(ON)曲线已经基本重合。

　　测试时，会将栅极和漏极接地，在源极加50％的额定电流（这个标准视厂商而定），此时得到的电压即为体二极管的正向导通电压。一般来说，VSD的规范为[0,1.5V]，典型值在0.7V～0.9V之间。

　　如图10，作为一个敏感的负温度系数的参数，VSD在测试中常被插入在各项参数之间，用于监控当前器件的结温状态。

　　作为动态参数的gfs也经常会出现在各类静态参数的测试报告中。其定义为漏极输出电流的变化量与栅源电压变化量之比，是栅源电压对漏极电流控制能力大小的量度。如果gfs等于10s的线A。

　　在制定测试条件时，ID为50％的额定电流（也有厂商会使用100％的额定电流），VDS要视测试设备的最小测量脉冲信号的周期而定。对于本文所使用的FET3600测试仪来说，根据不同的产品，VDS一般定在10V~15V。

　　至此，如果一颗DMOS管通过了上述的7项电参数测试，就可以被认定为一颗良品而流向市场。至于其具体适合于何种应用，则将由其配套的动态电参数所决定。

　　动态电参数出现在与DMOS管配套的Datasheet中，供使用者参考。动态参数的测试主要集中在产品的工程开发阶段，用以表现产品现阶段的性能，为产品进一步的优化指明方向。

　　雪崩特性是DMOS 在关断状态下，能承受瞬时过压能力的指标，一般用单脉冲最大雪崩能力EAS表示。

　　图12是最基本的UIS测试电路简图，VG是一个10V的脉冲电压，IAS是测试用雪崩电流，一般定义为器件的额定电流，VDD是驱动电压，用以调节IAS的上升速率，L是电感器，用以维持测试器件（DUT）关断瞬间电路中的电流IAS，初始的L应设置的较小。

　　当VG处于波峰10V时，作为DUT的DMOS管导通，此时电路中的电流即为外加的IAS。随着VG的下降，DUT关断，同时IAS停止供电，此时电感器L开始放电，以维持电路中的瞬间电流不变，大小仍等于IAS。于是得到了DUT在关断的状态下受到IAS的冲击的效果。如图13所示，在IAS回复在初始状态前，如果漏极电压能保持不变，则在这个测试条件下，该DUT的雪崩能力是良好的。

　　以上便是UIS的测试原理，其中最为关键的参数便是雪崩电流IAS以及电感器感值L。在应用端没有特殊要求的情况下，测试时都应固定IAS为DUT的额定电流，通过调节电感值来确定DUT的雪崩能量值。

　　其中，VDSX(sus) 是雪崩发生时漏极的最大电压，这个电压值约是1.3倍的DUT的BVDSS。

　　随着器件技术的发展，基本测试电路在小电压器件的测试上出现了瓶颈，所以出现了第二代改良的UIS测试电路，如图14，这也是目前被使用最广泛的UIS测试电路。

　　两者的最大差异是，第二代测试电路中并入了一个二极管，在VG掉落的瞬间，开关断开，此时的测试回路中就排除了VDD的影响，即VDD=0V。

　　E_{AS}=\frac{1}{2}.I_{AS}^{2}.L \tag{9}在制定测试条件时，要注意VDD的大小，根据式5可知，过小的VDD会导致电流上升时间变长，从而造成器件结温的上升。图16中上拱的电流波形就是由于VDD过小造成的。而过大的VDD则会使电流上升速率过快，当di/dt超过一定极限的时候，会引发DUT的误导通，导致器件烧毁。

　　理论上，正常的雪崩击穿失效都应该是一个热过程导致的失效，其典型的失效曲线A，但是电流曲线A (这与器件的输出电容以及瞬态结温下的IDSS有关)，由此引起的大功率损耗引发的结温上升（理论上瞬时结温可能达到400℃以上），导致器件中的某一个薄弱结构首先被热击穿而出现漏电，从而使得雪崩电流无法回复到初始状态，器件失效。

　　影响器件雪崩能力的因素很多，除了上面所说的IAS，L和VDD等测试因素外，还有器件的外延厚度及电阻率，P-body的横向电阻RB以及封装形式等器件自身的因素。

　　另外，值得注意的是，虽然第二代UIS测试电路能测试更多种类的器件，但是器件的实际应用环境更接近于第一代的测试电路。

　　DMOS管的栅极附近和耗尽层中存在着大量寄生电容，这些电容的充电和放电特性，决定了DMOS管在开关过程中的开关特性延迟。

　　在实际应用中， 使用输入电容Ciss，输出电容Coss和反馈电容（也称作米勒电容）Crss这三个参数来作为衡量功率DMOS器件频率特性的参数，它们并不是一个定值，而是随着其外部施加给器件本身的电压VDS而变化的，如图18。

　　图18、动态电容随漏电压变化曲线的曲线中可以观察到，当电压VDS大于15V之后，三个特性电容曲线基本保持不变。所以，特性电容的测试条件一般都会定义为：在1MHz的频率下，当栅电压为0V，漏源电压为25V时所测得的电容值，这里的Ciss，Coss和Crss分别是1993pF，151pF和12pF。

　　CGS ，CGD ，CDS无法直接测量，只能从动态电容的测试结果中推算出来，它们受栅氧厚度，沟道长度及外延厚度的影响，同时也决定了开关及栅电荷特性。

　　在VG没有到达开启电压VTH之前，器件处于关断状态，漏电压VD全部由器件承受，没有漏电流ID产生。

　　当VG超过VTH后，器件导通，ID开始上升。根据式13，此时的CGD开始增大，但相比与CGS而言仍很小，所以此过程还是表现为对CGS的充电。

　　当t3时刻，VD下降到最小值后，与ID一起保持恒。