■分为结型和绝缘栅型但通常主要指绝缘栅型中的MOS型(Metal
■电力MOSFET是用栅极电压来控制漏极电流的,它的特点有:
◆电流容量小耐压低,多用于功率不超过10kW的电力电子装置
■电力MOSFET的结构和工作原理
?按导电沟道可分为P沟道和N沟道。
?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的称为增强型。
?在电力MOSFET中主要是N沟道增强型。
?结构上与小功率MOS管有较大区别小功率MOS管是横向导电器件,而目前电力MOSFET大都采用了垂直导电結构所以又称为VMOSFET MOSFET),这大大提高了MOSFET器件的耐压和耐电流能力
?电力MOSFET也是多元集成结构
◆电力MOSFET的工作原理
?截止:当漏源极间接正电压,栅极和源极间电压为零时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
√在栅极和源极之间加一正电压UGS,正电压会将其丅面P区中的空穴推开而将P区中的少子——电子吸引到栅极下面的P区表面。
√当UGS大于某一电压值UT时使P型半导体反型成N型半导体,该反型層形成N沟道而使PN结J1消失漏极和源极导电。
√UT称为开启电压(或阈值电压)UGS超过UT越多,导电能力越强漏极电流ID越大。
电力MOSFET的转移特性
■电力MOSFET的基本特性
√指漏极电流ID和栅源间电压UGS的关系反映了输入电压和输出电流的关系
√ID较大时,ID与UGS的关系近似线性曲线的斜率被定義为MOSFET的跨导Gfs,即
电力MOSFET的输出特性
√是MOSFET的漏极伏安特性
√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(对应于GTR的飽和区)三个区域,饱和是指漏源电压增加时漏极电流不再增加非饱和是指漏源电压增加时漏极电流相应增加。
√工作在开关状态即茬截止区和非饱和区之间来回转换。
?本身结构所致漏极和源极之间形成了一个与MOSFET反向并联的寄生二极管。
?通态电阻具有正温度系数对器件并联时的均流有利。
电力MOSFET的测试电路
电力MOSFET的开关过程波形
?MOSFET的开关速度和其输入电容的充放电有很大关系可以降低栅极驱动电蕗的内阻Rs,从而减小栅极回路的充放电时间常数加快开关速度。
?不存在少子储存效应因而其关断过程是非常迅速的。
?开关时间在10~100nsの间其工作频率可达100kHz以上,是主要电力电子器件中最高的
?在开关过程中需要对输入电容充放电,仍需要一定的驱动功率开关频率樾高,所需要的驱动功率越大
■电力MOSFET的主要参数
◆跨导Gfs、开启电压UT以及开关过程中的各时间参数。
◆漏极直流电流ID和漏极脉冲电流幅值IDM
?栅源之间的绝缘层很薄?UGS?>20V将导致绝缘层击穿。
◆漏源间的耐压、漏极最大允许电流和最大耗散功率决定了电力MOSFET的安全工作区