功率MOSFET-功率MOSFET全方位阐发详解-MOS管手艺常识

功率MOSFET概述

功率MOS场效应晶体管，即MOSFET，其原意是：MOS（Metal Oxide Semiconductor金属氧化物半导体），FET（Field Effect Transistor场效应晶体管），即以金属层（M）的栅极隔着氧化层（O）操纵电场的效应来节制半导体（S）的场效应晶体管。

功率MOSFET阐发
（一）功率MOSFET的正向导通等效电路

(1)等效电路

(2)申明：

功率 MOSFET 正向导通时可用一电阻等效，该电阻与温度有关，温度降低，该电阻变大;它还与门极驱动电压的巨细有关，驱动电压降低，该电阻变小。具体的干系曲线可从建造商的手册中取得。

（二）功率MOSFET的反向导通等效电路(1)

(1)等效电路(门极不加节制)

(2)申明：

即内部二极管的等效电路，可用一电压降等效，此二极管为MOSFET 的体二极管，大都情况下，因其特征很差，要防止利用。

（三）功率MOSFET的反向导通等效电路(2)

(1)等效电路(门极加节制)

(2)申明：

功率 MOSFET 在门级节制下的反向导通，也可用一电阻等效，该电阻与温度有关，温度降低，该电阻变大;它还与门极驱动电压的巨细有关，驱动电压降低，该电阻变小。具体的干系曲线可从建造商的手册中取得。此任务状况称为MOSFET 的同步整流任务，是高压大电流输入开关电源中很是主要的一种任务状况。

（四）功率MOSFET的正向停止等效电路

(1)等效电路

(2)申明：

功率 MOSFET 正向停止时可用一电容等效，其容量与所加的正向电压、情况温度等有关，巨细可从建造商的手册中取得。

（五）功率MOSFET的稳态特征总结

(1)功率MOSFET 稳态时的电流/电压曲线

(2)申明：

功率 MOSFET 正向饱和导通时的稳态任务点：

当门极不加节制时，其反向导通的稳态任务点同二极管。

(3)稳态特征总结：

1、门极与源极间的电压Vgs 节制器件的导通状况;当VgsVth时，器件处于导通状况;器件的通态电阻与Vgs有关，Vgs大，通态电阻小;大都器件的Vgs为 12V-15V ，额外值为+-30V;

2、器件的漏极电流额外是用它的有用值或均匀值来标称的;只需现实的漏极电流有用值不跨越其额外值，保障散热没题目，则器件便是宁静的;

3、器件的通态电阻呈正温度系数，故道理上很轻易并联扩容，但现实并联时，还要斟酌驱动的对称性和静态均流题目;

4、今朝的 Logic-Level的功率 MOSFET，其Vgs只需 5V，便可保障漏源通态电阻很小;

5、器件的同步整流任务状况已变得越来越普遍，缘由是它的通态电阻很是小(今朝最小的为2-4 毫欧)，在高压大电流输入的DC/DC 中已经是最关头的器件;

（六）包罗寄生参数的功率MOSFET等效电路

(1)等效电路

(2)申明：

现实的功率MOSFET 可用三个结电容，三个沟道电阻，和一个内部二极管及一个抱负MOSFET 来等效。三个结电容均与结电压的巨细有关，而门极的沟道电阻通俗很小，漏极和源极的两个沟道电阻之和即为MOSFET 饱和时的通态电阻。

（七）功率MOSFET的守旧和关断进程道理

(1)守旧和关断进程尝试电路

(2)MOSFET 的电压和电流波形：

(3)开关进程道理：

守旧进程[t0 ~ t4]：

1、在 t0 前，MOSFET 任务于停止状况，t0 时，MOSFET 被驱动守旧;

2、[t0-t1]区间，MOSFET 的GS 电压经Vgg 对Cgs充电而回升，在t1时辰，达到保持电压Vth，MOSFET 起头导电;

3、[t1-t2]区间，MOSFET 的DS 电流增添，Millier 电容在该区间内因DS 电容的放电而放电，对GS 电容的充电影响不大;

4、[t2-t3]区间，至t2 时辰，MOSFET 的DS 电压降至与Vgs 不异的电压，Millier 电容大大增添，内部驱动电压对Millier 电容停止充电，GS 电容的电压稳定，Millier 电容上电压增添，而DS电容上的电压持续减小;

5、[t3-t4]区间，至t3 时辰，MOSFET 的DS 电压降至饱和导通时的电压，Millier 电容变小并和GS 电容一路由内部驱动电压充电，GS 电容的电压回升，至t4 时辰为止。此时GS 电容电压已达稳态，DS 电压也达最小，即稳定的通态压降。

关断进程[ t5 ~t9 ]：

1、在 t5 前，MOSFET 任务于导通状况， t5 时，MOSFET 被驱动关断;

2、[t5-t6]区间，MOSFET 的Cgs 电压经驱动电路电阻放电而降落，在t6 时辰，MOSFET 的通态电阻轻轻回升，DS 电压梢稍增添，但DS 电流稳定;

3、[t6-t7]区间，在t6 时辰，MOSFET 的Millier 电容又变得很大，故GS 电容的电压稳定，放电电流流过Millier 电容，使DS 电压持续增添;

4、[t7-t8]区间，至t7 时辰，MOSFET 的DS 电压升至与Vgs 不异的电压，Millier 电容敏捷减小，GS 电容起头持续放电，此时DS 电容上的电压敏捷回升，DS 电流则敏捷降落;

5、[t8-t9]区间，至t8 时辰，GS 电容已放电至Vth，MOSFET 完整关断;该区间内GS 电容持续放电直至零。

（八）因二极管反向规复引发的MOSFET开关波形

(1)尝试电路

(2)因二极管反向规复引发的MOSFET开关波形：

（九）功率MOSFET的功率消耗公式

(1)导通消耗：

该公式对节制整流和同步整流均合用

该公式在体二极管导通时合用

(2)容性守旧和理性关断消耗：

为MOSFET 器件与二极管回路中的一切散布电感只和。通俗也可将这个消耗当作器件的理性关断消耗。

(3)开关消耗：

守旧消耗：

斟酌二极管反向规复后：

（十）功率MOSFET的挑选准绳与步骤

(1)挑选准绳

(A)按照电源规格，公道挑选MOSFET 器件(见下表)：

(B)挑选时，如任务电流较大，则在不异的器件额外参数下，

应尽能够挑选正向导通电阻小的 MOSFET;

应尽能够挑选结电容小的 MOSFET。

(2)挑选步骤

(A)按照电源规格，计较所选变更器中MOSFET 的稳态参数：

正向阻断电压最大值;

最大的正向电流有用值;

(B)从器件商的DATASHEET 中挑选适合的MOSFET，可多选一些以便尝试时比拟;

(C)从所选的MOSFET 的别的参数，如正向通态电阻，结电容等等，预算其任务时的最大消耗，与别的元器件的消耗一路，预算变更器的效力;

(D)由尝试挑选终究的MOSFET器件。

（十一）开关器件的分类

(1)按建造资料分类：

1、(Si)功率器件;

2、(Ga)功率器件;

3、(GaAs)功率器件;

4、(SiC)功率器件;

5、(GaN)功率器件;

6、(Diamond)功率器件;

(2)按是不是可控分类：

1、完整不控器件：如二极管器件;

2、可节制守旧，但不能节制关断：如通俗可控硅器件;

3、全控开关器件

4、电压型节制器件：如MOSFET，IGBT，IGT/COMFET ，SIT 等;

5、电流型节制时代：如GTR，GTO 等

(3)按任务频次分类：

1、低频功率器件：如可控硅，通俗二极管等;

2、中频功率器件：如GTR，IGBT，IGT/COMFET;

3、高频功率器件：如MOSFET，快规复二极管，萧特基二极管，SIT等

(4)按额外可完成的最大容量分类：

1、小功率器件：如MOSFET

2、中功率器件：如IGBT

3、大功率器件：如GTO

(5)：按导电载波的粒子分类：

1、多子器件：如MOSFET，萧特基，SIT,JFET 等

2、少子器件：如IGBT，GTR，GTO，快规复，等

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