mosfet的基本原理

mosfet的基本原理

ID:22683673

大小:109.00 KB

页数:6页

时间:2018-10-30

mosfet的基本原理_第1页
mosfet的基本原理_第2页
mosfet的基本原理_第3页
mosfet的基本原理_第4页
mosfet的基本原理_第5页
资源描述:

《mosfet的基本原理》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在应用文档-天天文库

1、MOSFET的基本原理功率场效应管(PowerMOSFET)也叫电力场效应晶体管,是一种单极型的电压控制器件,不但有自关断能力,而且有驱动功率小,开关速度高、无二次击穿、安全工作区宽等特点。由于其易于驱动和开关频率可高达500kHz,特别适于高频化电力电子装置,如应用于DC/DC变换、开关电源、便携式电子设备、航空航天以及汽车等电子电器设备中。但因为其电流、热容量小,耐压低,一般只适用于小功率电力电子装置。一、电力场效应管的结构和工作原理  电力场效应晶体管种类和结构有许多种,按导电沟道可分为P沟道和N沟道,同时又有耗尽型和增强型之分。在电力电子装置中,主

2、要应用N沟道增强型。  电力场效应晶体管导电机理与小功率绝缘栅MOS管相同,但结构有很大区别。小功率绝缘栅MOS管是一次扩散形成的器件,导电沟道平行于芯片表面,横向导电。电力场效应晶体管大多采用垂直导电结构,提高了器件的耐电压和耐电流的能力。按垂直导电结构的不同,又可分为2种:V形槽VVMOSFET和双扩散VDMOSFET。  电力场效应晶体管采用多单元集成结构,一个器件由成千上万个小的MOSFET组成。N沟道增强型双扩散电力场效应晶体管一个单元的部面图,如图1(a)所示。电气符号,如图1(b)所示。  电力场效应晶体管有3个端子:漏极D、源极S和栅极G。

3、当漏极接电源正,源极接电源负时,栅极和源极之间电压为0,沟道不导电,管子处于截止。如果在栅极和源极之间加一正向电压UGS,并且使UGS大于或等于管子的开启电压UT,则管子开通,在漏、源极间流过电流ID。UGS超过UT越大,导电能力越强,漏极电流越大。二、电力场效应管的静态特性和主要参数  PowerMOSFET静态特性主要指输出特性和转移特性,与静态特性对应的主要参数有漏极击穿电压、漏极额定电压、漏极额定电流和栅极开启电压等。1、静态特性(1)输出特性  输出特性即是漏极的伏安特性。特性曲线,如图2(b)所示。由图所见,输出特性分为截止、饱和与非饱和3个区

4、域。这里饱和、非饱和的概念与GTR不同。饱和是指漏极电流ID不随漏源电压UDS的增加而增加,也就是基本保持不变;非饱和是指地UCS一定时,ID随UDS增加呈线性关系变化。(2)转移特性  转移特性表示漏极电流ID与栅源之间电压UGS的转移特性关系曲线,如图2(a)所示。转移特性可表示出器件的放大能力,并且是与GTR中的电流增益β相似。由于PowerMOSFET是压控器件,因此用跨导这一参数来表示。跨导定义为                         (1)  图中UT为开启电压,只有当UGS=UT时才会出现导电沟道,产生漏极电流ID。2、 主要参数(

5、1)漏极击穿电压BUD  BUD是不使器件击穿的极限参数,它大于漏极电压额定值。BUD随结温的升高而升高,这点正好与GTR和GTO相反。(2)漏极额定电压UD  UD是器件的标称额定值。(3)漏极电流ID和IDM  ID是漏极直流电流的额定参数;IDM是漏极脉冲电流幅值。(4)栅极开启电压UT  UT又称阀值电压,是开通PowerMOSFET的栅-源电压,它为转移特性的特性曲线与横轴的交点。施加的栅源电压不能太大,否则将击穿器件。(5)跨导gm  gm是表征PowerMOSFET栅极控制能力的参数。三、电力场效应管的动态特性和主要参数1、 动态特性  动态

6、特性主要描述输入量与输出量之间的时间关系,它影响器件的开关过程。由于该器件为单极型,靠多数载流子导电,因此开关速度快、时间短,一般在纳秒数量级。PowerMOSFET的动态特性。如图3所示。  PowerMOSFET的动态特性用图3(a)电路测试。图中,up为矩形脉冲电压信号源;RS为信号源内阻;RG为栅极电阻;RL为漏极负载电阻;RF用以检测漏极电流。  PowerMOSFET的开关过程波形,如图3(b)所示。  PowerMOSFET的开通过程:由于PowerMOSFET有输入电容,因此当脉冲电压up的上升沿到来时,输入电容有一个充电过程,栅极电压uG

7、S按指数曲线上升。当uGS上升到开启电压UT时,开始形成导电沟道并出现漏极电流iD。从up前沿时刻到uGS=UT,且开始出现iD的时刻,这段时间称为开通延时时间td(on)。此后,iD随uGS的上升而上升,uGS从开启电压UT上升到PowerMOSFET临近饱和区的栅极电压uGSP这段时间,称为上升时间tr。这样PowerMOSFET的开通时间  ton=td(on)+tr     (2)  PowerMOSFET的关断过程:当up信号电压下降到0时,栅极输入电容上储存的电荷通过电阻RS和RG放电,使栅极电压按指数曲线下降,当下降到uGSP继续下降,iD才

8、开始减小,这段时间称为关断延时时间td(off)。此后,输入电容继

当前文档最多预览五页,下载文档查看全文

此文档下载收益归作者所有

当前文档最多预览五页,下载文档查看全文
温馨提示:
1. 部分包含数学公式或PPT动画的文件,查看预览时可能会显示错乱或异常,文件下载后无此问题,请放心下载。
2. 本文档由用户上传,版权归属用户,天天文库负责整理代发布。如果您对本文档版权有争议请及时联系客服。
3. 下载前请仔细阅读文档内容,确认文档内容符合您的需求后进行下载,若出现内容与标题不符可向本站投诉处理。
4. 下载文档时可能由于网络波动等原因无法下载或下载错误,付费完成后未能成功下载的用户请联系客服处理。