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詳解電力MOSFET知識(shí)|這些你都了解嗎-KIA MOS管

信息來(lái)源:本站 日期:2020-11-17 

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詳解電力MOSFET知識(shí)|這些你都了解嗎-KIA MOS管


電力MOSFET知識(shí)解析

電力MOSFET又名電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管分為結(jié)型和絕緣柵型,是利用電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)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(chǎng)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(jiǎn)稱電力MOSFET(PowerMOSFET)


電力MOSFET


結(jié)型電力場(chǎng)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(chǎng)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(guò)溝道到達(dá)漏極形成漏極電流ID。


特點(diǎn)——用柵極電壓來(lái)控制漏極電流

驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單,需要的驅(qū)動(dòng)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(guò)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(dòng)電路內(nèi)阻Rs減小時(shí)間常數(shù),加快開關(guān)速度。

不存在少子儲(chǔ)存效應(yīng),關(guān)斷過(guò)程非常迅速。

開關(guān)時(shí)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(chǎng)控器件,靜態(tài)時(shí)幾乎不需輸入電流。但在開關(guān)過(guò)程中需對(duì)輸入電容充放電,仍需一定的驅(qū)動(dòng)功率。

開關(guān)頻率越高,所需要的驅(qū)動(dòng)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(shí),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(dòng))這是因?yàn)?/span>對(duì)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(gè)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(diǎn)是,當(dāng)0<UDS<|VP|時(shí),ID幾乎與UDS呈線性關(guān)系增長(zhǎng),UGS愈負(fù),曲線上升斜率愈小。在此區(qū)域內(nèi),場(chǎng)效應(yīng)管等效為一個(gè)受UGS控制的可變電阻。


恒流區(qū):其特點(diǎn)是,當(dāng)UDS>|VP|時(shí),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(shí),ID與UGS之間的關(guān)系曲線稱為轉(zhuǎn)移特性曲線。實(shí)驗(yàn)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(jì)算中,與恒流區(qū)相對(duì)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(shí)的漏極飽和電流。




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