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  • 電力MOSFET知識詳細(xì)解析
    • 發(fā)布時間:2020-11-25 15:12:39
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    電力MOSFET知識詳細(xì)解析
    電力MOSFET知識解析
    電力MOSFET又名電力場效應(yīng)晶體管分為結(jié)型和絕緣柵型,是利用電場效應(yīng)來控制半導(dǎo)體中電流的一種半導(dǎo)體器件,故因此而得名。場效應(yīng)管是一種電壓控制器件,只依靠一種載流子參與導(dǎo)電,故又稱為單極型晶體管。
    通常主要指絕緣柵型中的MOS型(Metal Oxide ?Semiconductor FET),簡稱電力MOSFET(PowerMOSFET)
    電力MOSFET
    結(jié)型電力場效應(yīng)晶體管一般稱作靜電感應(yīng)晶體管(Static Induction Transistor——SIT)。
    電力MOSFET
    N溝道和P溝道結(jié)型場效應(yīng)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型不同而已。由于柵源間加反向電壓,所以兩側(cè)PN結(jié)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(dǎo)體中的多數(shù)載流子-電子由源極出發(fā),經(jīng)過溝道到達(dá)漏極形成漏極電流ID。
    特點——用柵極電壓來控制漏極電流
    驅(qū)動電路簡單,需要的驅(qū)動功率小。
    開關(guān)速度快,工作頻率高。
    熱穩(wěn)定性優(yōu)于GTR。
    電流容量小,耐壓低,一般只適用于功率不超過10kW的電力電子裝置 。
    電力MOSFET的開關(guān)速度
    MOSFET的開關(guān)速度和Cin充放電有很大關(guān)系。
    可降低驅(qū)動電路內(nèi)阻Rs減小時間常數(shù),加快開關(guān)速度。
    不存在少子儲存效應(yīng),關(guān)斷過程非常迅速。
    開關(guān)時間在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。
    場控器件,靜態(tài)時幾乎不需輸入電流。但在開關(guān)過程中需對輸入電容充放電,仍需一定的驅(qū)動功率。
    開關(guān)頻率越高,所需要的驅(qū)動功率越大。
    電力MOSFET的主要參數(shù)
    除跨導(dǎo)Gfs、開啟電壓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(dǎo)致絕緣層擊穿 。
    (4)極間電容——極間電容CGS、CGD和CDS
    特性曲線
    電力MOSFET
    1.輸出特性曲線
    輸出特性曲線是柵源電壓UGS取不同定值時,漏極電流ID 隨漏源電壓UDS 變化的一簇關(guān)系曲線,各條曲線有共同的變化規(guī)律。
    UGS越負(fù),曲線越向下移動)這是因為對于相同的UDS,UGS越負(fù),耗盡層越寬,導(dǎo)電溝道越窄,ID越小。輸出特性可分為三個區(qū)域即可變電阻區(qū)、恒流區(qū)和擊穿區(qū)。
    可變電阻區(qū):預(yù)夾斷以前的區(qū)域。其特點是,當(dāng)0<UDS<|VP|時,ID幾乎與UDS呈線性關(guān)系增長,UGS愈負(fù),曲線上升斜率愈小。在此區(qū)域內(nèi),場效應(yīng)管等效為一個受UGS控制的可變電阻。
    恒流區(qū):其特點是,當(dāng)UDS>|VP|時,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性關(guān)系,所以該區(qū)域又稱線性放大區(qū)。
    擊穿區(qū):右側(cè)虛線以右之區(qū)域。此區(qū)域內(nèi)UDS>BUDS,管子被擊穿,ID隨UDS的增加而急劇增加。
    2.轉(zhuǎn)移特性曲線
    當(dāng)UDS一定時,ID與UGS之間的關(guān)系曲線稱為轉(zhuǎn)移特性曲線。實驗表明,當(dāng)UDS>|VP|后,即恒流區(qū)內(nèi),ID受UDS影響甚小,所以轉(zhuǎn)移特性通常只畫一條。
    在工程計算中,與恒流區(qū)相對應(yīng)的轉(zhuǎn)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時的漏極飽和電流。
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