power mosfet結(jié)構(gòu)電氣符號(hào),電力場(chǎng)效應(yīng)管-KIA MOS管

電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管，是一種單極型的電壓控制器件，電力場(chǎng)效應(yīng)管分為結(jié)型和絕緣柵型，通常主要指絕緣柵型中的MOS型（Metal Oxide Semiconductor FET），簡(jiǎn)稱(chēng)電力MOSFET（Power MOSFET），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）。

電力場(chǎng)效應(yīng)管（power mosfet）有自關(guān)斷能力,而且有驅(qū)動(dòng)功率小,開(kāi)關(guān)速度高、無(wú)二次擊穿、安全工作區(qū)寬等特點(diǎn)。由于其易于驅(qū)動(dòng)和開(kāi)關(guān)頻率可高達(dá)500kHz，特別適于高頻化電力電子裝置，如應(yīng)用于DC/DC變換、開(kāi)關(guān)電源、便攜式電子設(shè)備、航空航天以及汽車(chē)等電子電器設(shè)備中。但因?yàn)槠潆娏魅萘啃。蛪旱停话阒贿m用于功率不超過(guò)10kW的電力電子裝置 。

電力場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)、原理

電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管種類(lèi)和結(jié)構(gòu)有許多種，按導(dǎo)電溝道可分為P溝道和N溝道，同時(shí)又有耗盡型和增強(qiáng)型之分。在電力電子裝置中，主要應(yīng)用N溝道增強(qiáng)型。

電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管導(dǎo)電機(jī)理與小功率絕緣柵MOS管相同，但結(jié)構(gòu)有很大區(qū)別。小功率絕緣柵MOS管是擴(kuò)散形成的器件，導(dǎo)電溝道平行于芯片表面，橫向?qū)щ姟ｋ娏?chǎng)效應(yīng)晶體管大多采用垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，提高了器件的耐電壓和耐電流的能力。按垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的不同，又可分為2種：V形槽VVMOSFET和雙擴(kuò)散VDMOSFET。

電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管采用多單元集成結(jié)構(gòu)，一個(gè)器件由成千上萬(wàn)個(gè)小的MOSFET組成。N溝道增強(qiáng)型雙擴(kuò)散電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管一個(gè)單元的部面圖，如圖1(a)所示。電氣符號(hào)，如圖1(b)所示。

電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管有3個(gè)端子：漏極D、源極S和柵極G。當(dāng)漏極接電源正，源極接電源負(fù)時(shí)，柵極和源極之間電壓為0，溝道不導(dǎo)電，管子處于截止。如果在柵極和源極之間加一正向電壓UGS，并且使UGS大于或等于管子的開(kāi)啟電壓UT，則管子開(kāi)通，在漏、源極間流過(guò)電流ID。UGS超過(guò)UT越大，導(dǎo)電能力越強(qiáng)，漏極電流越大。

電力場(chǎng)效應(yīng)管基本特性

靜態(tài)特性

（1）漏極電流ID和柵源間電壓

漏極電流ID和柵源間電壓UGS的關(guān)系稱(chēng)為MOSFET的轉(zhuǎn)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(dǎo)Gfs。

（2）MOSFET的漏極伏安特性（即輸出特性）：

截止區(qū)（對(duì)應(yīng)于GTR的截止區(qū)）

飽和區(qū)（對(duì)應(yīng)于GTR的放大區(qū)）

非飽和區(qū)（對(duì)應(yīng)GTR的飽和區(qū)）

工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，即在截止區(qū)和非飽和區(qū)之間來(lái)回轉(zhuǎn)換。

漏源極之間有寄生二極管，漏源極間加反向電壓時(shí)導(dǎo)通。

通態(tài)電阻具有正溫度系數(shù)，對(duì)器件并聯(lián)時(shí)的均流有利。

（3）動(dòng)態(tài)特性

開(kāi)通過(guò)程

開(kāi)通延遲時(shí)間td(on)

上升時(shí)間tr

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)斷過(guò)程

關(guān)斷延遲時(shí)間td(off)

下降時(shí)間tf

關(guān)斷時(shí)間toff——關(guān)斷延遲時(shí)間和下降時(shí)間之和

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。

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