MOSFET是单极型器件，虽然在反向导通时有双极型PN结的特性参与，但在主要功能实施上，即MOSFET的正向导通上，都表现为多子的导电特性。此时多子在器件内部流经的通路（即沟道）的漂移运动决定了MOSFET的导电行为，因而沟道的形状和特性就非常重要。功率MOSFET的基本工作原理跟普通的MOSFET没有区别。但是功率MOSFET处理的电压和电流的能力要大得多，在功率MOSFET上没有双极型器件的少子注入-载流子积累-电导调制效应来提高器件通流能力，其主要在于多子在器件内部流经的通路的形状和特性上进行优化，以解决器件耐压和流通电流能力的矛盾。

目前广泛应用的功率MOSFET的结构为垂直导电双重扩散MOS结构，用该结构制成的功率MOSFET称为VDMOSFET，其中V表示垂直，D表示双扩散（严格地说应该写成D²），一个N沟道VDMOSFET结构如图4-32所示。

图4-32 N沟道VDMOSFET示意图

由于VDMOSFET利用两次扩散形成的P型体区和N⁺型源区的扩散深度差来形成导电沟道，因此可以精确控制沟道长度。在VDMOS-FET中，将源极和漏极处于不同的平面上，即将普通MOSFET垂直化（提高电流能力的普遍做法，类似结型场效应晶体管和静电感应晶体管），电子沿水平表面沟道流动，然后垂直地被漏极收集。漏极是从硅片底部引出，便于MOSFET单元的集成化。漏极与源极间加电压后，由于N-漂移区耗尽层的扩展，可使器件耐压提高。

在VDMOSFET中寄生了一个结型场效应晶体管（JFET），如图4-33中的点划线框所示。

寄生的结型场效应晶体管发生作用时，PN^-结的空间电荷区主要在N-区扩展，点划线框中的电子流通道的宽度会明显缩小，降低了器件的通流能力。同时在VDMOSFET中，为了使源极和漏极垂直化，使电子流经的通路是先经过水平沟道然后垂直进入漏极，形成明显转折，流经的通路长度增加。一种将栅极和漏极位于不同平面的处理方法，有效地解决了上述两个问题。这就是沟槽型（Trench）MOSFET。

一个典型的沟槽型MOSFET结构如图4-34所示，其基本概念是将MOS栅结构中的沟道从水平方向转成垂直方向，将VDMOSFET原有的T字形导电通道变为两条平行的导电通道。

图4-33 寄生结型场效应晶体管

图4-34 沟槽型MOSFET结构(www.daowen.com)

沟槽型MOSFET的加工过程比较复杂，工艺步骤增加，但带来了明显的好处。沟槽型MOSFET结构有两个主要的优点：

1）MOS栅极结构的沟道在水平方向上基本不占据什么空间，所以在给定的基片区域中，沟槽器件能制造出更多的沟道，使垂直方沟道的电阻有效降低；

2）垂直定向沟道的出口连接了漂移区，因此寄生的结型场效应晶体管被完全消除了。

在高压MOSFET中，低掺杂的N^-区的电阻比例比较大，对器件通流能力的限制作用比较大，沟槽MOSFET是针对MOS栅结构中的沟道和寄生结型场效应晶体管做了改进，所以在高压MOSFET中并不具有优势。

为解决功率MOSFET阻断电压与通态电阻矛盾，还有一些新的结构，比如超级结结构，形成的MOSFET叫做超级结MOSFET，亦称之为CoolMOS。超级结MOSFET采用了一种新的方法来解决高压MOSFET导通电阻太大的问题，其剖面结构如图4-35所示。

图4-35 超级结MOSFET结构

在超级结MOSFET中，提高了N-漂移区的掺杂浓度，并且在N-漂移区旁边加入P型柱来补偿过剩的载流子。当超级结MOSFET处于阻断状态时，由N-漂移区和P型柱形成的PN结边缘的空间电荷区不断扩散，最终导致整个漂移区被完全耗尽。阻断电压不仅建立起纵向电场，而且建立了横向电场。电场更加均匀，漂移区的厚度也可以得到缩减。当超级结MOSFET处于导通状态时，电子从源极出发，通过反型层沟道，然后经过漂移区到达漏极。由于漂移区具有较高的掺杂浓度，因此其通态电阻大大降低。

当然，超级结MOSFET也存在一些缺点，比如

1）相同电压和电流等级下，超级结MOSFET的体积可以减低，但并不会降低其制作成本，因为超级结器件的制作过程是复杂和昂贵的。

2）内部反并联二极管的运行特性不好，超级结MOSFET结构牺牲了反并联二极管的恢复特性，会导致很大的反向恢复电流和电流变化率，限制了其在电力电子变换器中作为换流二极管的作用。