power mosfet電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)詳解-KIA MOS管

電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管簡(jiǎn)介

電力MOS場(chǎng)效應(yīng)管-分為結(jié)型和絕緣柵型，通常主要指絕緣柵型中的MOS型（Metal Oxide Semiconductor FET），簡(jiǎn)稱電力MOSFET（Power 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）。 是一種單極型的電壓控制全控型器件。

電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管特點(diǎn)

電力MOSFET是用柵極電壓來(lái)控制漏極電流的，它的特點(diǎn)有：

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，多用于功率不超過(guò)10kW的電力電子裝置。

電力MOSFET的結(jié)構(gòu)和工作原理

電力MOSFET的種類

按導(dǎo)電溝道可分為P溝道和N溝道。

當(dāng)柵極電壓為零時(shí)漏源極之間就存在導(dǎo)電溝道的稱為耗盡型。

對(duì)于N（P）溝道器件，柵極電壓大于（小于）零時(shí)才存在導(dǎo)電溝道的稱為增強(qiáng)型。

在電力MOSFET中，主要是N溝道增強(qiáng)型。

a) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)斷面示意圖

b) 電氣圖形符號(hào)

電力MOSFET的結(jié)構(gòu)

是單極型晶體管。

結(jié)構(gòu)上與小功率MOS管有較大區(qū)別，小功率MOS管是橫向?qū)щ娖骷?，而目前電力MOSFET大都采用了垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，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(dǎo)電結(jié)構(gòu)的差異，分為利用 V型槽實(shí)現(xiàn)垂直導(dǎo)電的VVMOSFET （Vertical V-groove MOSFET）和具有垂直導(dǎo)電雙擴(kuò)散MOS結(jié)構(gòu)的DMOSFET（Vertical Double-diffused MOSFET）。

電力MOSFET也是多元集成結(jié)構(gòu)

電力MOSFET的工作原理

截止：當(dāng)漏源極間接正電壓，柵極和源極間電壓為零時(shí)，P基區(qū)與N漂移區(qū)之間形成的PN結(jié)J1反偏，漏源極之間無(wú)電流流過(guò)。

導(dǎo)通

在柵極和源極之間加一正電壓UGS，正電壓會(huì)將其下面P區(qū)中的空穴推開，而將P區(qū)中的少子——電子吸引到柵極下面的P區(qū)表面。

當(dāng)UGS大于某一電壓值UT時(shí)，使P型半導(dǎo)體反型成N型半導(dǎo)體，該反型層形成N溝道而使PN結(jié)J1消失，漏極和源極導(dǎo)電。

UT稱為開啟電壓（或閾值電壓），UGS超過(guò)UT越多，導(dǎo)電能力越強(qiáng)，漏極電流ID越大。

電力MOSFET的轉(zhuǎn)移特性

電力MOSFET的基本特性

靜態(tài)特性

轉(zhuǎn)移特性

指漏極電流ID和柵源間電壓UGS的關(guān)系，反映了輸入電壓和輸出電流的關(guān)系 。

ID較大時(shí)，ID與UGS的關(guān)系近似線性，曲線的斜率被定義為MOSFET的跨導(dǎo)Gfs，即

是電壓控制型器件，其輸入阻抗極高，輸入電流非常小。

電力MOSFET的輸出特性

輸出特性

是MOSFET的漏極伏安特性。

截止區(qū)（對(duì)應(yīng)于GTR的截止區(qū)）、飽和區(qū)（對(duì)應(yīng)于GTR的放大區(qū)）、非飽和區(qū)（對(duì)應(yīng)于GTR的飽和區(qū)）三個(gè)區(qū)域，飽和是指漏源電壓增加時(shí)漏極電流不再增加，非飽和是指漏源電壓增加時(shí)漏極電流相應(yīng)增加。

工作在開關(guān)狀態(tài)，即在截止區(qū)和非飽和區(qū)之間來(lái)回轉(zhuǎn)換。

本身結(jié)構(gòu)所致，漏極和源極之間形成了一個(gè)與MOSFET反向并聯(lián)的寄生二極管。

通態(tài)電阻具有正溫度系數(shù)，對(duì)器件并聯(lián)時(shí)的均流有利。

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