電子發(fā)燒友App
功率MOSFET的種類
?按導電溝道可分為P溝道和N溝道
?耗盡型——當柵極電壓為零時漏源極之間就存在導電溝道
?增強型——對于N（P）溝道器件，柵極電壓大于（小于）
?????????????????????????? 零時才存在導電溝道
?功率MOSFET主要是N溝道增強型
MOSFET 的結構圖及電路符號
(a) N溝道增強型結構圖????? (b) N溝道增強型符號???? (c) P溝道增強型符號
N溝道增強型P-MOSFET的基本工作特性
截止：漏源極間加正電壓偏置，柵源極間電壓為零
????????????????? （UDS>0，UGS=0)
導電：在柵源極間加正電壓UGS
?????? 當UGS>UT（開啟電壓或閾值電壓，典型值2～4V）時，漏
?????? 極和源極導電
2. P-MOSFET的靜態(tài)工作特性
1）輸出特性
P-MOSFET的靜態(tài)工作特性如圖所示，漏極伏安特性又稱輸出特性，可以分為三個區(qū)：可變電阻區(qū)Ⅰ，飽和區(qū)Ⅱ，擊穿區(qū)Ⅲ。
電力電子電路中P-MOSFET工作在開關狀態(tài)。
P-MOSFET漏源極之間有寄生二極管，漏源極間加反向電壓時器件導通。
P-MOSFET的通態(tài)電阻具有正溫度系數(shù)，對器件并聯(lián)時的均流有利。
P－MOSFET靜態(tài)工作特性
（a）漏極伏安特性?????? （b）轉移特性
2）轉移特性
漏極電流ID和柵源間電壓UGS的關系稱為MOSFET的轉移特性
ID較大時，ID與UGS的關系近似線性，曲線的斜率定義為跨導Gfs
圖中所示的UGS(th)為開啟電壓，只有?????????????? 時才會出現(xiàn)導電溝道，產(chǎn)生漏極電流iD。
3、P-MOSFET的動態(tài)工作特性
1）輸入等效電容模型
???? P-MOSFET是多數(shù)載流子器件，不存在少數(shù)載流子特有的存儲效應，因此開關時間很短，影響開關速度的主要是器件極間電容。輸入電容：
(a) 測試電路?????????????????? (b) 開關過程波形
（1）開通過程
開通延遲時間td(on) —— Up前沿時刻到UGS=UGS(th)并開始出現(xiàn)iD
??????????????????????????????????????????????? 的時刻間的時間段
上升時間tr—— UGS從UGS(th)上升到MOSFET進入非飽和區(qū)的柵
?????????????????????????????????? 壓UGSP的時間段
iD穩(wěn)態(tài)值由漏極電源電壓UE和漏極負載電阻RL決定
UGSP的大小和iD的穩(wěn)態(tài)值有關
UGS達到UGSP后，在Up作用下繼續(xù)升高直至達到穩(wěn)態(tài)，但iD
????? 已不變?
開通時間ton——開通延遲時間與上升時間之和
（2）關斷過程
關斷延遲時間td(off)
?????? Up下降到零起，Cin通過Rs和RG放電，UGS按指數(shù)曲線下降到
?????? UGSP、iD開始減小時的時間段
下降時間tf
?????? UGS從UGSP繼續(xù)下降起，iD減小，到UGS
關斷時間toff
????????? 關斷延遲時間和下降時間之和
（3）MOSFET的開關速度
MOSFET的開關速度和Cin充放電有很大關系：
?????? 使用者無法降低Cin，但可降低驅動電路內(nèi)阻Rs （即增大驅動功
?????? 率）減小時間常數(shù)，加快開關速度。場控器件，靜態(tài)時幾乎不
?????? 需輸入電流。但在開關過程中需對輸入電容充放電，仍需一定的
?????? 驅動功率（保證快速開關）。開關頻率越高，所需要的驅動功率
?????? 越大。
MOSFET只靠多子導電，不存在少子儲存效應，因而關斷過程非
?????? 常迅速。
開關時間在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。
4. P-MOSFET的主要參數(shù)
???? 除跨導gm、開啟電壓UGS(th)、td(on)、tr、td(off)和tf之外，還有：
（1）漏源擊穿電壓U(BR)DSS：規(guī)定了MOS管的電壓定額
（2）漏極連續(xù)直流電流ID和可重復漏極電流幅值IDM：
??????????? 漏極連續(xù)直流電流ID是指在最大導通壓降UDS(on)和占空比??
??????????? 為100％（即直流）時，產(chǎn)生的功率損耗使MOS管節(jié)點溫
??????????? 度上升到最大值150℃（外殼溫度為100℃）時的漏極電流。
??????????? 可重復漏極電流幅值IDM是脈沖運行狀態(tài)下MOS管漏極最
??????????? 大允許峰值電流。
（3）柵源電壓UGS：柵源之間的絕緣層很薄，?UGS?>20V?? 將
???????????????? 導致絕緣層擊穿
（4）極間電容 ：
???????????? P-MOSFET的三個極之間分別存在極間電容CGS、CGD和CDS，一般廠家提供的是漏源極短路時的輸入電容Ciss、共源極輸出電容Coss和反向轉移電容Crss，它們之間的關系是：
????????????????????????????? Ciss= CGS+ CGD
????????????????????????????? Crss= CGD
????????????????????????????? Coss= CDS+ CGD
??????? 輸入電容可近似用Ciss代替，但這些電容都是非線性的。
5.P-MOSFET的安全工作區(qū)
?? P-MOSFET是多數(shù)載流子工作的器件，元件的通態(tài)電阻具有
??? 正的溫度系數(shù)，即溫度升高通態(tài)電阻增大，使漏極電流能隨
??? 溫度升高而下降，因而不存在電流集中和二次擊穿的限制，
??? 有較寬的安全工作區(qū)。其安全工作區(qū)由最大漏極電流限制線、
??? 最大功耗限制線、最大漏源電壓限制線、開通電阻限制線決
??? 定。
GTR和GTO的特點——雙極型，電流驅動，有電導調制效應，通流能力很強，開關速度較低，所需驅動功率大，驅動電路復雜
MOSFET的優(yōu)點——單極型，電壓驅動，開關速度快，輸入阻抗高，熱穩(wěn)定性好，所需驅動功率小而且驅動電路簡單
兩類器件取長補短結合而成的復合器件—Bi-MOS器件
工商網(wǎng)監(jiān)
評論