常用小功率場(chǎng)效應管
功率場(chǎng)效應管

功率MOS場(chǎng)效應晶體管，即MOSFET，其原意是：MOS（Metal Oxide Semiconductor金屬氧化物半導體），FET（Field Effect Transistor場(chǎng)效應晶體管），即以金屬層（M）的柵極隔著(zhù)氧化層（O）利用電場(chǎng)的效應來(lái)控制半導體（S）的場(chǎng)效應晶體管。

功率MOS場(chǎng)效應晶體管也分為結型和絕緣柵型，但通常主要指絕緣柵型中的MOS型（Metal Oxide Semiconductor FET），簡(jiǎn)稱(chēng)功率MOSFET（Power MOSFET）。結型功率場(chǎng)效應晶體管一般稱(chēng)作靜電感應晶體管（Static Induction Transistor——SIT）。其特點(diǎn)是用柵極電壓來(lái)控制漏極電流，驅動(dòng)電路簡(jiǎn)單，需要的驅動(dòng)功率小，開(kāi)關(guān)速度快，工作頻率高，熱穩定性?xún)?yōu)于GTR，但其電流容量小，耐壓低，一般只適用于功率不超過(guò)10kW的電力電子裝置。

小功率場(chǎng)效應管參數選型表

KIA半導體供應小功率場(chǎng)效應管，參數請查看下圖：

小功率場(chǎng)效應管的分類(lèi)與結構

（一）小功率場(chǎng)效應管的分類(lèi)

小功率場(chǎng)效應管也分為結型和絕緣柵型，但通常主要指絕緣柵型中的MOS型（Metal Oxide Semiconductor FET），簡(jiǎn)稱(chēng)功率MOSFET（Power MOSFET）。結型功率場(chǎng)效應晶體管一般稱(chēng)作靜電感應晶體管（Static Induction Transistor——SIT）。

其特點(diǎn)是用柵極電壓來(lái)控制漏極電流，驅動(dòng)電路簡(jiǎn)單，需要的驅動(dòng)功率小，開(kāi)關(guān)速度快，工作頻率高，熱穩定性?xún)?yōu)于GTR，但其電流容量小，耐壓低，一般只適用于功率不超過(guò)10kW的電力電子裝置。

（二）小功率場(chǎng)效應結構與特性

功率MOSFET的內部結構和電氣符號如圖1所示；其導通時(shí)只有一種極性的載流子（多子）參與導電，是單極型晶體管。導電機理與小功率場(chǎng)效應管管相同，但結構上有較大區別，小功率MOS管是橫向導電器件，功率場(chǎng)效應管大都采用垂直導電結構，又稱(chēng)為VMOSFET（Vertical MOSFET），大大提高了MOSFET器件的耐壓和耐電流能力。功率MOSFET為多元集成結構，如國際整流器公司（International Rectifier）的HEXFET采用了六邊形單元；

1、靜態(tài)特性

其轉移特性和輸出特性如下圖所示。

漏極電流ID和柵源間電壓UGS的關(guān)系稱(chēng)為MOSFET的轉移特性，ID較大時(shí)，ID與UGS的關(guān)系近似線(xiàn)性，曲線(xiàn)的斜率定義為跨導Gfs

MOSFET的漏極伏安特性（輸出特性）：截止區（對應于GTR的截止區）；飽和區（對應于GTR的放大區）；非飽和區（對應于GTR的飽和區）。電力MOSFET工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，即在截止區和非飽和區之間來(lái)回轉換。電力MOSFET漏源極之間有寄生二極管，漏源極間加反向電壓時(shí)器件導通。電力MOSFET的通態(tài)電阻具有正溫度系數，對器件并聯(lián)時(shí)的均流有利。

2、動(dòng)態(tài)特性

其測試電路和開(kāi)關(guān)過(guò)程波形如下圖所示。

開(kāi)通過(guò)程；開(kāi)通延遲時(shí)間td(on) —up前沿時(shí)刻到uGS=UT并開(kāi)始出現iD的時(shí)刻間的時(shí)間段；

上升時(shí)間tr— uGS從uT上升到MOSFET進(jìn)入非飽和區的柵壓UGSP的時(shí)間段；

iD穩態(tài)值由漏極電源電壓UE和漏極負載電阻決定。UGSP的大小和iD的穩態(tài)值有關(guān)，UGS達到UGSP后，在up作用下繼續升高直至達到穩態(tài)，但iD已不變。

開(kāi)通時(shí)間ton—開(kāi)通延遲時(shí)間與上升時(shí)間之和。

關(guān)斷延遲時(shí)間td(off) —up下降到零起，Cin通過(guò)Rs和RG放電，uGS按指數曲線(xiàn)下降到UGSP時(shí)，iD開(kāi)始減小為零的時(shí)間段。

下降時(shí)間tf— uGS從UGSP繼續下降起，iD減小，到uGS，關(guān)斷時(shí)間toff—關(guān)斷延遲時(shí)間和下降時(shí)間之和。

3、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，使用者無(wú)法降低Cin，但可降低驅動(dòng)電路內阻Rs減小時(shí)間常數，加快開(kāi)關(guān)速度，MOSFET只靠多子導電，不存在少子儲存效應，因而關(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)程中需對輸入電容充放電，仍需一定的驅動(dòng)功率。開(kāi)關(guān)頻率越高，所需要的驅動(dòng)功率越大。

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