電力MOSFET知識(shí)解析
電力MOSFET又名電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管分為結(jié)型和絕緣柵型，是利用電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)控制半導(dǎo)體中電流的一種半導(dǎo)體器件，故因此而得名。場(chǎng)效應(yīng)管是一種電壓控制器件，只依靠一種載流子參與導(dǎo)電，故又稱(chēng)為單極型晶體管。
通常主要指絕緣柵型中的MOS型（Metal Oxide ?Semiconductor FET），簡(jiǎn)稱(chēng)電力MOSFET（PowerMOSFET）
結(jié)型電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管一般稱(chēng)作靜電感應(yīng)晶體管（Static Induction Transistor——SIT）。
N溝道和P溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理完全相同，只是偏置電壓的極性和載流子的類(lèi)型不同而已。由于柵源間加反向電壓，所以兩側(cè)PN結(jié)均處于反向偏置，柵源電流幾乎為零。漏源之間加正向電壓使N型半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子-電子由源極出發(fā)，經(jīng)過(guò)溝道到達(dá)漏極形成漏極電流ID。
特點(diǎn)——用柵極電壓來(lái)控制漏極電流
驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，需要的驅(qū)動(dòng)功率小。
開(kāi)關(guān)速度快，工作頻率高。
熱穩(wěn)定性優(yōu)于GTR。
電流容量小，耐壓低，一般只適用于功率不超過(guò)10kW的電力電子裝置 。
電力MOSFET的開(kāi)關(guān)速度
MOSFET的開(kāi)關(guān)速度和Cin充放電有很大關(guān)系。
可降低驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)阻Rs減小時(shí)間常數(shù)，加快開(kāi)關(guān)速度。
不存在少子儲(chǔ)存效應(yīng)，關(guān)斷過(guò)程非常迅速。
開(kāi)關(guān)時(shí)間在10~100ns之間，工作頻率可達(dá)100kHz以上，是主要電力電子器件中最高的。
場(chǎng)控器件，靜態(tài)時(shí)幾乎不需輸入電流。但在開(kāi)關(guān)過(guò)程中需對(duì)輸入電容充放電，仍需一定的驅(qū)動(dòng)功率。
開(kāi)關(guān)頻率越高，所需要的驅(qū)動(dòng)功率越大。
電力MOSFET的主要參數(shù)
除跨導(dǎo)Gfs、開(kāi)啟電壓UT以及td(on)、tr、td(off)和tf之外還有：
(1)漏極電壓UDS——電力MOSFET電壓定額
(2)漏極直流電流ID和漏極脈沖電流幅值IDM——電力MOSFET電流定額
(3)柵源電壓UGS—— UGS?>20V將導(dǎo)致絕緣層擊穿 。
(4)極間電容——極間電容CGS、CGD和CDS
特性曲線
1．輸出特性曲線
輸出特性曲線是柵源電壓UGS取不同定值時(shí)，漏極電流ID 隨漏源電壓UDS 變化的一簇關(guān)系曲線，各條曲線有共同的變化規(guī)律。
UGS越負(fù)，曲線越向下移動(dòng)）這是因?yàn)閷?duì)于相同的UDS，UGS越負(fù)，耗盡層越寬，導(dǎo)電溝道越窄，ID越小。輸出特性可分為三個(gè)區(qū)域即可變電阻區(qū)、恒流區(qū)和擊穿區(qū)。
可變電阻區(qū)：預(yù)夾斷以前的區(qū)域。其特點(diǎn)是，當(dāng)0＜UDS＜|VP|時(shí)，ID幾乎與UDS呈線性關(guān)系增長(zhǎng)，UGS愈負(fù)，曲線上升斜率愈小。在此區(qū)域內(nèi)，場(chǎng)效應(yīng)管等效為一個(gè)受UGS控制的可變電阻。
恒流區(qū)：其特點(diǎn)是，當(dāng)UDS＞|VP|時(shí)，ID幾乎不隨UDS變化，保持某一恒定值。ID的大小只受UGS的控制，兩者變量之間近乎成線性關(guān)系，所以該區(qū)域又稱(chēng)線性放大區(qū)。
擊穿區(qū)：右側(cè)虛線以右之區(qū)域。此區(qū)域內(nèi)UDS＞BUDS，管子被擊穿，ID隨UDS的增加而急劇增加。
2．轉(zhuǎn)移特性曲線
當(dāng)UDS一定時(shí)，ID與UGS之間的關(guān)系曲線稱(chēng)為轉(zhuǎn)移特性曲線。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)UDS＞|VP|后，即恒流區(qū)內(nèi)，ID受UDS影響甚小，所以轉(zhuǎn)移特性通常只畫(huà)一條。
在工程計(jì)算中，與恒流區(qū)相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)移特性可以近似地用下式表示：Id=Idss(1-Ugs/Vp)(1-Ugs/Vp)
式GS0127中VP≤UGS≤0，IDSS是UGS＝0時(shí)的漏極飽和電流。
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