功率场效应管的道理、几大特征及参数等详解-KIA MOS管
信息来历：本站 日期：2019-11-26
功率场效应管又叫功率场控晶体管。
半导体布局阐发略。本课本附加了相干材料，供感乐趣的共事能够查阅。
现实上，功率场效应管也分结型、绝缘栅型。但凡是指后者中的MOS管，即MOSFET（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）。
它又分为N沟道、P沟道两种。器件标记以下：
N沟道 P沟道
图1-3：MOSFET的图形标记
MOS器件的电极别离为栅极G、漏极D、源极S。
和通俗MOS管一样，它也有：
耗尽型：栅极电压为零时，即存在导电沟道。不管VGS正负都起节制感化。
加强型：须要正偏置栅极电压，才天生导电沟道。到达饱和前，VGS正偏越大，IDS越大。
普通利用的功率MOSFET大都是N沟道加强型。并且差别于普通小功率MOS管的横向导电布局，利用了垂直导电布局，从而进步了耐压、电流才能，是以又叫VMOSFET。
功率场效应管，这类器件的特色是输入绝缘电阻大（1万兆欧以上），栅极电流根基为零。
驱动功率小，速率高，宁静任务区宽。但高压时，导通电阻与电压的平方成反比，是以进步耐压和降落高压阻抗坚苦。
合适高压100V以下，是比拟抱负的器件。
今朝的研制水平在1000V/65A摆布（参考）。
其速率能够到达几百KHz，利用谐振手艺能够到达兆级。
无载流子注入，速率取决于器件的电容充放电时候，与任务温度干系不大，故热不变性好。
（1） 转移特征：
ID随UGS变更的曲线，成为转移特征。从下图能够看到，跟着UGS的回升，跨导将愈来愈高。
图1-4：MOSFET的转移特征
（2） 输入特征（漏极特征）：
输入特征反映了漏极电流随VDS变更的纪律。
这个特征和VGS又有关联。下图反映了这类纪律。
图中，爬坡段长短饱和区，水平段为饱和区，接近横轴四周为停止区，这点和GTR有区分。
图1-5：MOSFET的输入特征
VGS=0时的饱和电流称为饱和泄电流IDSS。
（3）通态电阻Ron：
通态电阻是器件的一个首要参数，决议了电路输入电压幅度和消耗。
该参数随温度回升线性增添。并且VGS增添，通态电阻减小。
（4）跨导：
MOSFET的增益特征称为跨导。界说为：
Gfs=ΔID/ΔVGS
较着，这个数值越大越好，它反映了管子的栅极节制才能。
（5）栅极阈值电压
栅极阈值电压VGS是指起头有划定的漏极电流（1mA）时的最低栅极电压。它具备负温度系数，结温每增添45度，阈值电压降落10%。
（6）电容
MOSFET的一个较着特色是三个极间存在比拟较着的寄生电容，这些电容对开关速率有必然影响。偏置电压高时，电容效应也加大，是以对高压电子体系会有必然影响。
有些材料给出栅极电荷特征图，能够用于预算电容的影响。以栅源极其例，其特征以下：
能够看到：器件守旧提早时候内，电荷储蓄积累较慢。跟着电压增添，电荷疾速回升，对应着管子守旧时候。最初，当电压增添到必然水平后，电荷增添再次变慢，此时管子已导通。
图1-6：栅极电荷特征
（8）正向偏置宁静任务区及首要参数
MOSFET和双极型晶体管一样，也有它的宁静任务区。差别的是，它的宁静任务区是由四根线围成的。
最大漏极电流IDM：这个参数反映了器件的电流驱动才能。
最大漏源极电压VDSM：它由器件的反向击穿电压决议。
最大漏极功耗PDM：它由管子许可的温升决议。
漏源通态电阻Ron：这是MOSFET必须斟酌的一个参数，通态电阻太高，会影响输入效力，增添消耗。以是，要按照利用请求加以限定。
图1-7：正向偏置宁静任务区
1、驱动体例：场效应管是电压驱动，电路设想比拟简略，驱动功率小；功率晶体管是电流驱动，设想较庞杂，驱动前提挑选坚苦，驱动前提会影响开关速率。
2、开关速率：场效应管无多数载流子存储效应，温度影响小，开关任务频次可达150KHz以上；功率晶体管有多数载流子存储时候限定其开关速率，任务频次普通不跨越50KHz。
3、宁静任务区：功率场效应管无二次击穿，宁静任务区宽；功率晶体管存在二次击穿景象，限定了宁静任务区。
4、导体电压：功率场效应管属于高电压型，导通电压较高，有正温度系数；功率晶体管不管耐电压的凹凸，导体电压均较低，具备负温度系数。
5、峰值电流：功率场效应管在开关电源顶用做开关时，在启动和稳态任务时，峰值电流较低；而功率晶体管在启动和稳态任务时，峰值电流较高。
6、产物本钱：功率场效应管的本钱略高；功率晶体管的本钱稍低。
7、热击穿效应：功率场效应管无热击穿效应；功率晶体管有热击穿效应。
8、开关消耗：场效应管的开关消耗很小；功率晶体管的开关消耗比拟大。
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