詳解電力MOSFET知識|這些你都了解嗎-KIA MOS管
信息來(lái)源:本站 日期:2020-11-17
電力MOSFET又名電力場(chǎng)效應晶體管分為結型和絕緣柵型,是利用電場(chǎng)效應來(lái)控制半導體中電流的一種半導體器件,故因此而得名。場(chǎng)效應管是一種電壓控制器件,只依靠一種載流子參與導電,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)
結型電力場(chǎng)效應晶體管一般稱(chēng)作靜電感應晶體管(Static Induction Transistor——SIT)。
N溝道和P溝道結型場(chǎng)效應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?xún)蓚萈N結均處于反向偏置,柵源電流幾乎為零。漏源之間加正向電壓使N型半導體中的多數載流子-電子由源極出發(fā),經(jīng)過(guò)溝道到達漏極形成漏極電流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。
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。
可降低驅動(dòng)電路內阻Rs減小時(shí)間常數,加快開(kāi)關(guān)速度。
不存在少子儲存效應,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。
電力MOSFET的主要參數
除跨導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將導致絕緣層擊穿 。
(4)極間電容——極間電容CGS、CGD和CDS
特性曲線(xiàn)
1.輸出特性曲線(xiàn)
輸出特性曲線(xiàn)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(xiàn),各條曲線(xiàn)有共同的變化規律。
UGS越負,曲線(xiàn)越向下移動(dòng))這是因為對于相同的UDS,UGS越負,耗盡層越寬,導電溝道越窄,ID越小。輸出特性可分為三個(gè)區域即可變電阻區、恒流區和擊穿區。
可變電阻區:預夾斷以前的區域。其特點(diǎn)是,當0<UDS<|VP|時(shí),ID幾乎與UDS呈線(xiàn)性關(guān)系增長(cháng),UGS愈負,曲線(xiàn)上升斜率愈小。在此區域內,場(chǎng)效應管等效為一個(gè)受UGS控制的可變電阻。
恒流區:其特點(diǎn)是,當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(xiàn)性關(guān)系,所以該區域又稱(chēng)線(xiàn)性放大區。
擊穿區:右側虛線(xiàn)以右之區域。此區域內UDS>BUDS,管子被擊穿,ID隨UDS的增加而急劇增加。
2.轉移特性曲線(xiàn)
當UDS一定時(shí),ID與UGS之間的關(guān)系曲線(xiàn)稱(chēng)為轉移特性曲線(xiàn)。實(shí)驗表明,當UDS>|VP|后,即恒流區內,ID受UDS影響甚小,所以轉移特性通常只畫(huà)一條。
在工程計算中,與恒流區相對應的轉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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