場(chǎng)效應管發(fā)熱嚴重的原因

場(chǎng)效應管

場(chǎng)效應晶體管（Field Effect Transistor縮寫(xiě)(FET)）簡(jiǎn)稱(chēng)場(chǎng)效應管。主要有兩種類(lèi)型（junction FET—JFET)和金屬 - 氧化物半導體場(chǎng)效應管（metal-oxide semiconductor FET，簡(jiǎn)稱(chēng)MOS-FET）。由多數載流子參與導電，也稱(chēng)為單極型晶體管。它屬于電壓控制型半導體器件。具有輸入電阻高（107～1015Ω）、噪聲小、功耗低、動(dòng)態(tài)范圍大、易于集成、沒(méi)有二次擊穿現象、安全工作區域寬等優(yōu)點(diǎn)，現已成為雙極型晶體管和功率晶體管的強大競爭者。

場(chǎng)效應管（FET）是利用控制輸入回路的電場(chǎng)效應來(lái)控制輸出回路電流的一種半導體器件，并以此命名。由于它僅靠半導體中的多數載流子導電，又稱(chēng)單極型晶體管。

場(chǎng)效應管作用的特點(diǎn)及工作原理

場(chǎng)效應管是只要一種載流子參與導電，用輸入電壓控制輸出電流的半導體器件。有N溝道器件和P溝道器件。有結型場(chǎng)效應三極管JFET和絕緣柵型場(chǎng)效應三極管IGFET之分。IGFET也稱(chēng)金屬-氧化物-半導體三極管MOSFET。

MOS場(chǎng)效應管有加強型（EnhancementMOS或EMOS）和耗盡型（MOS或DMOS）兩大類(lèi)，每一類(lèi)有N溝道和P溝道兩種導電類(lèi)型。場(chǎng)效應管有三個(gè)電極：D（Drain）稱(chēng)為漏極，相當雙極型三極管的集電極；G（Gate）稱(chēng)為柵極，相當于雙極型三極管的基極；S（Source）稱(chēng)為源極，相當于雙極型三極管的發(fā)射極。

加強型MOS（EMOS）場(chǎng)效應管道加強型MOSFET根本上是一種左右對稱(chēng)的拓撲構造，它是在P型半導體上生成一層SiO2薄膜絕緣層，然后用光刻工藝擴散兩個(gè)高摻雜的N型區，從N型區引出電極，一個(gè)是漏極D，一個(gè)是源極S。在源極和漏極之間的絕緣層上鍍一層金屬鋁作為柵極G。P型半導體稱(chēng)為襯底（substrat），用符號B表示。

工作原理

1．溝道構成原理當Vgs=0V時(shí)，漏源之間相當兩個(gè)背靠背的二極管，在D、S之間加上電壓，不會(huì )在D、S間構成電流。

當柵極加有電壓時(shí)，若0＜Vgs＜Vgs（th）時(shí)（VGS（th）稱(chēng)為開(kāi)啟電壓），經(jīng)過(guò)柵極和襯底間的電容作用，將靠近柵極下方的P型半導體中的空穴向下方排擠，呈現了一薄層負離子的耗盡層。耗盡層中的少子將向表層運動(dòng)，但數量有限，缺乏以構成溝道，所以依然缺乏以構成漏極電流ID。

進(jìn)一步增加Vgs，當Vgs＞Vgs（th）時(shí)，由于此時(shí)的柵極電壓曾經(jīng)比擬強，在靠近柵極下方的P型半導體表層中匯集較多的電子，能夠構成溝道，將漏極和源極溝通。假如此時(shí)加有漏源電壓，就能夠構成漏極電流ID。在柵極下方構成的導電溝道中的電子，因與P型半導體的載流子空穴極性相反，故稱(chēng)為反型層（inversionlayer）。隨著(zhù)Vgs的繼續增加，ID將不時(shí)增加。

在Vgs=0V時(shí)ID=0，只要當Vgs＞Vgs（th）后才會(huì )呈現漏極電流，這種MOS管稱(chēng)為加強型MOS管。

VGS對漏極電流的控制關(guān)系可用iD=f（vGS）|VDS=const這一曲線(xiàn)描繪，稱(chēng)為轉移特性曲線(xiàn)。轉移特性曲線(xiàn)斜率gm的大小反映了柵源電壓對漏極電流的控制造用。gm的量綱為mA/V，所以gm也稱(chēng)為跨導。

跨導的定義式如下：

gm=△ID/△VGS|（單位mS）

場(chǎng)效應管發(fā)熱嚴重的原因詳解

1、電路設計的問(wèn)題，就是讓MOS管工作在線(xiàn)性的工作狀態(tài)，而不是在開(kāi)關(guān)狀態(tài)。這也是導致MOS管發(fā)熱的一個(gè)原因。如果N-MOS做開(kāi)關(guān)，G級電壓要比電源高幾V，才能完全導通，P-MOS則相反。沒(méi)有完全打開(kāi)而壓降過(guò)大造成功率消耗，等效直流阻抗比較大，壓降增大，所以U*I也增大，損耗就意味著(zhù)發(fā)熱。這是設計電路的最忌諱的錯誤；

2、頻率太高，主要是有時(shí)過(guò)分追求體積，導致頻率提高，MOS管上的損耗增大了，所以發(fā)熱也加大了；

3、沒(méi)有做好足夠的散熱設計，電流太高，MOS管標稱(chēng)的電流值，一般需要良好的散熱才能達到。所以ID小于最大電流，也可能發(fā)熱嚴重，需要足夠的輔助散熱片；

4、MOS管的選型有誤，對功率判斷有誤，MOS管內阻沒(méi)有充分考慮，導致開(kāi)關(guān)阻抗增大。

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