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  • 電力場效應晶體管特點,結構詳細解析
    • 發布時間:2022-07-11 18:17:02
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    電力場效應晶體管特點,結構詳細解析
    電力場效應晶體管簡介
    電力MOS場效應管-分為結型和絕緣柵型,通常主要指絕緣柵型中的MOS型(Metal Oxide Semiconductor FET),簡稱電力MOSFET(Power MOSFET) 結型電力場效應晶體管一般稱作靜電感應晶體管(Static Induction Transistor——SIT)。 是一種單極型的電壓控制全控型器件。
    電力場效應晶體管特點
    電力MOSFET是用柵極電壓來控制漏極電流的,它的特點有:
    驅動電路簡單,需要的驅動功率小。
    開關速度快,工作頻率高。
    熱穩定性優于GTR。
    電流容量小,耐壓低,多用于功率不超過10kW的電力電子裝置。
    電力MOSFET的結構和工作原理
    電力MOSFET的種類
    按導電溝道可分為P溝道和N溝道。
    當柵極電壓為零時漏源極之間就存在導電溝道的稱為耗盡型。
    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的稱為增強型。
    在電力MOSFET中,主要是N溝道增強型。
    電力場效應晶體管
    a) 內部結構斷面示意圖
    b) 電氣圖形符號
    電力MOSFET的結構
    是單極型晶體管。
    結構上與小功率MOS管有較大區別,小功率MOS管是橫向導電器件,而目前電力MOSFET大都采用了垂直導電結構,所以又稱為VMOSFET (Vertical MOSFET),這大大提高了MOSFET器件的耐壓和耐電流能力。
    按垂直導電結構的差異,分為利用 V型槽實現垂直導電的VVMOSFET (Vertical V-groove MOSFET)和具有垂直導電雙擴散MOS結構的DMOSFET(Vertical Double-diffused MOSFET)。
    電力MOSFET也是多元集成結構
    電力MOSFET的工作原理
    截止:當漏源極間接正電壓,柵極和源極間電壓為零時,P基區與N漂移區之間形成的PN結J1反偏,漏源極之間無電流流過。
    導通
    在柵極和源極之間加一正電壓UGS,正電壓會將其下面P區中的空穴推開,而將P區中的少子——電子吸引到柵極下面的P區表面。
    當UGS大于某一電壓值UT時,使P型半導體反型成N型半導體,該反型層形成N溝道而使PN結J1消失,漏極和源極導電。
    UT稱為開啟電壓(或閾值電壓),UGS超過UT越多,導電能力越強,漏極電流ID越大。
    電力場效應晶體管
    電力MOSFET的轉移特性
    電力MOSFET的基本特性
    靜態特性
    轉移特性
    指漏極電流ID和柵源間電壓UGS的關系,反映了輸入電壓和輸出電流的關系 。
    ID較大時,ID與UGS的關系近似線性,曲線的斜率被定義為MOSFET的跨導Gfs,即
    電力場效應晶體管
    是電壓控制型器件,其輸入阻抗極高,輸入電流非常小。
    電力場效應晶體管
    電力MOSFET的輸出特性
    輸出特性
    是MOSFET的漏極伏安特性。
    截止區(對應于GTR的截止區)、飽和區(對應于GTR的放大區)、非飽和區(對應于GTR的飽和區)三個區域,飽和是指漏源電壓增加時漏極電流不再增加,非飽和是指漏源電壓增加時漏極電流相應增加。
    工作在開關狀態,即在截止區和非飽和區之間來回轉換。
    本身結構所致,漏極和源極之間形成了一個與MOSFET反向并聯的寄生二極管。
    通態電阻具有正溫度系數,對器件并聯時的均流有利。
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