《电力场效应管》word版

《《电力场效应管》word版》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、电力场效应管电力场效应管又名电力场效应晶体管分为结型和绝缘栅型通常主要指绝缘栅型中的MOS型（MetalOxide  SemiconductorFET），简称电力MOSFET（PowerMOSFET）结型电力场效应晶体管一般称作静电感应晶体管（StaticInductionTransistor——SIT）。特点——用栅极电压来控制漏极电流驱动电路简单，需要的驱动功率小。开关速度快，工作频率高。热稳定性优于GTR。电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。电力MOSFET的种类按导电沟道可分为P沟道和N沟道。耗尽型——当栅极电压为零时漏源极之间

2、就存在导电沟道。增强型——对于N（P）沟道器件，栅极电压大于（小于）零时才存在导电沟道。电力MOSFET主要是N沟道增强型。电力MOSFET的结构小功率MOS管是横向导电器件。电力MOSFET大都采用垂直导电结构，又称为VMOSFET（VerticalMOSFET）。按垂直导电结构的差异，分为利用V型槽实现垂直导电的VVMOSFET和具有垂直导电双扩散MOS结构的VDMOSFET（VerticalDouble-diffusedMOSFET）。这里主要以VDMOS器件为例进行讨论。电力MOSFET的工作原理（N沟道增强型VDMOS）截止：漏源极间加正电源，栅源极间电压

3、为零。P基区与N漂移区之间形成的PN结J1反偏，漏源极之间无电流流过。导电：在栅源极间加正电压UGS当UGS大于UT时，P型半导体反型成N型而成为反型层，该反型层形成N沟道而使PN结J1消失，漏极和源极导电。电力MOSFET的基本特性(1)静态特性漏极电流ID和栅源间电压UGS的关系称为MOSFET的转移特性。ID较大时，ID与UGS的关系近似线性，曲线的斜率定义为跨导Gfs。(2)MOSFET的漏极伏安特性（即输出特性）：截止区（对应于GTR的截止区）饱和区（对应于GTR的放大区）非饱和区（对应GTR的饱和区）工作在开关状态，即在截止区和非饱和区之间来回转换。漏源

4、极之间有寄生二极管，漏源极间加反向电压时导通。通态电阻具有正温度系数，对器件并联时的均流有利。(3)动态特性开通过程开通延迟时间td(on)上升时间tr开通时间ton——开通延迟时间与上升时间之和关断过程关断延迟时间td(off)下降时间tf关断时间toff——关断延迟时间和下降时间之和MOSFET的开关速度MOSFET的开关速度和Cin充放电有很大关系。可降低驱动电路内阻Rs减小时间常数，加快开关速度。不存在少子储存效应，关断过程非常迅速。开关时间在10~100ns之间，工作频率可达100kHz以上，是主要电力电子器件中最高的。场控器件，静态时几乎不需输入电流。但

5、在开关过程中需对输入电容充放电，仍需一定的驱动功率。开关频率越高，所需要的驱动功率越大。电力MOSFET的主要参数除跨导Gfs、开启电压UT以及td(on)、tr、td(off)和tf之外还有：(1)漏极电压UDS——电力MOSFET电压定额(2)漏极直流电流ID和漏极脉冲电流幅值IDM——电力MOSFET电流定额(3)栅源电压UGS——½UGS>20V将导致绝缘层击穿。(4)极间电容——极间电容CGS、CGD和CDS另一种介绍说明：场效应管（FjeldEffectTransistor简称FET）是利用电场效应来控制半导体中电流的一种半导体器件，故因此而得名。场效应

6、管是一种电压控制器件，只依靠一种载流子参与导电，故又称为单极型晶体管。与双极型晶体三极管相比，它具有输入阻抗高、噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强、功耗小、制造工艺简单和便于集成化等优点。场效应管有两大类，结型场效应管JFET和绝缘栅型场效应管IGFET，后者性能更为优越，发展迅速，应用广泛。图Z0121为场效应管的类型及图形、符号。一、结构与分类图Z0122为N沟道结型场效应管结构示意图和它的图形、符号。它是在同一块N型硅片的两侧分别制作掺杂浓度较高的P型区（用P表示），形成两个对称的PN结，将两个P区的引出线连在一起作为一个电极，称为栅极（g），在N型硅片两端各引

7、出一个电极，分别称为源极（s）和漏极（d）。在形成PN结过程中，由于P区是重掺杂区，所以N一区侧的空间电荷层宽度远大二、工作原理N沟道和P沟道结型场效应管的工作原理完全相同，只是偏置电压的极性和载流子的类型不同而已。下面以N沟道结型场效应管为例来分析其工作原理。电路如图Z0123所示。由于栅源间加反向电压，所以两侧PN结均处于反向偏置，栅源电流几乎为零。漏源之间加正向电压使N型半导体中的多数载流子-电子由源极出发，经过沟道到达漏极形成漏极电流ID。1．栅源电压UGS对导电沟道的影响（设UDS＝0）在图Z0123所示电路中，UGS＜0，两个PN结处于反向偏置，耗尽