功率场效应晶体管

功率场效应晶体管及其特性

一、 功率场效应晶体管是电压控制器件，在功率场效应晶体管中较多采用的是V沟槽工艺，这种工艺生产地管称为VMOS场效应晶体管，它的栅极做成V型，有沟道短、耐压能力强、跨导线性好、开关速度快等优点，故在功率应用领域有着广泛的应用，出现一种更好的叫TMOS管，它是在VMOS管基础上改进而成的，没有V形槽，只形成了很短的导通沟槽。

二、 功率场效应晶体管的基本参数及符号

1.极限参数和符号

（1） 漏源极间短路时，栅漏极间的耐压VGDS

（2） 漏源极间开路时，栅漏极间的耐压VGSO

（3） 栅源极在规定的偏压下，漏源极间耐压VDSX

（4） 击穿电压BVDS

（5） 栅极电流IG

（6） 最大漏电极耗散功率PD

（7） 沟道温度TGH，存储温度TSTG

2.电气特性参数和符号

（1） 栅极漏电电流IGSS

（2） 漏极电流IDSS

（3） 夹断电压VP

（4） 栅源极门槛极电压VGS（th）

（5） 导通时的漏极电流ID（on）

（6） 输入电容Ciss

（7） 反向传输电容Crss

（8） 导通时的漏源极间电阻RDS（on）

（9） 导通延时时间td（on）

（10）上升时间tr

（11）截止延时时间td（off）

（12）下降时间tf

这些参数反映了功率场效应晶体管在开关工作状态下的瞬间响应特性，在功率场效应晶体管用于电机控制等用途时特别有用。

1、按导电沟道可分为P沟道和N沟道。

2、按栅极电压幅值可分为耗尽型和增强型。

耗尽型：当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道。

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。

功率场效应晶体管主要是N沟道增强型。

即是在大功率范围应用的场效应晶体管，它也称作功率MOSFET，其优点表现在以下几个方面：

1. 具有较高的开关速度。

2. 具有较宽的安全工作区而不会产生热点，并且具有正的电阻温度系数，因此适合进行并联使用。

3. 具有较高的可靠性。

4. 具有较强的过载能力。短时过载能力通常额定值的4倍。

5. 具有较高的开启电压，即是阈值电压，可达2~6V(一般在1.5V~5V之间）。当环境噪声较高时，可以选 用阈值电压较高的管子，以提高抗干扰能力；反之，当噪声较低时，选用阈值电压较低的管子，以降低所需的输入驱动信号电压。给电路设计带来了极大地方便。

6. 由于它是电压控制器件，具有很高的输入阻抗，因此其驱动功率很小，对驱动电路要求较低。

由于这些明显的优点，功率场效应晶体管在电机调速，开关电源等各种领域应用的非常广泛。

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。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

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

(2)漏极直流电流ID和漏极脉冲电流幅值IDM

(3)栅源电压UGS

(4)极间电容