【干货】分解功率MOSFET常识详解 15条图文总结资料

功率MOSFET

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。明天本文首要是分解功率MOSFET，将从十几个方面停止总结与分解。

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：

即外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：

-- 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;

-- 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;

-- 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;

-- 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;

-- 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，和一个外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 ]：

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

-- [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;

-- [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;

-- [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，外部驱动电压对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;

-- [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 电容一路由外部驱动电压充电，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 ]：

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

-- [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;

-- [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;

-- [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;

-- [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：

关断消耗：

驱动消耗：

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、抱负开关的根基请求

(1)标记

(2)请求

(A)稳态请求：

合上 K 后

-- 开关两头的电压为零;

-- 开关中的电流有外部电路决议;

-- 开关电流的标的目的可正可负;

-- 开关电流的容量无穷。

断开 K 后

-- 开关两头蒙受的电压可正可负;

-- 开关中的电流为零;

-- 开关两头的电压有外部电路决议;

-- 开关两头蒙受的电压容量无穷。

(B)静态请求：

K 的守旧

-- 节制守旧的旌旗灯号功率为零;

-- 守旧进程的时候为零。

K 的关断

-- 节制关断的旌旗灯号功率为零;

-- 关断进程的时候为零。

(3)波形

此中：H：节制高电平;L：节制低电平

-- Ion 可正可负，其值有外部电路定;

-- Voff 可正可负，其值有外部电路定。

十二、用电子开关完成抱负开关的限定

(1)电子开关的电压和电流标的目的无穷制：

(2)电子开关的稳态开关特征无穷制：

-- 导通时有电压降;(正向压降，通态电阻等)

-- 停止时有泄电流;

-- 最大的通态电流无穷制;

-- 最大的阻断电压无穷制;

-- 节制旌旗灯号有功率请求，等等。

(3)电子开关的静态开关特征无穷制：

-- 守旧有一个进程，其是非与节制旌旗灯号及器件外部布局有关;

-- 关断有一个进程，其是非与节制旌旗灯号及器件外部布局有关;

-- 最高开关频次无穷制。

今朝作为开关的电子器件很是多。在开关电源中，用得最多的是二极管、MOSFET、IGBT 等，和它们的组合。

十三、电子开关的四种布局

(1)单象限开关

(2)电流双向(双象限)开关

(3)电压双向(双象限)开关

(4)四单象限开关

十四、开关器件的分类

(1)按建造资料分类：

-- (Si)功率器件;

-- (Ga)功率器件;

-- (GaAs)功率器件;

-- (SiC)功率器件;

-- (GaN)功率器件;--- 下一代

-- (Diamond)功率器件;--- 再下一代

(2)按是不是可控分类：

-- 完整不控器件：如二极管器件;

-- 可节制守旧，但不能节制关断：如通俗可控硅器件;

-- 全控开关器件

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

-- 电流型节制时代：如GTR，GTO 等

(3)按任务频次分类：

-- 低频功率器件：如可控硅，通俗二极管等;

-- 中频功率器件：如GTR，IGBT，IGT/COMFET;

-- 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：

-- 小功率器件：如MOSFET

-- 中功率器件：如IGBT

-- 大功率器件：如GTO

(5)按导电载波的粒子分类：

-- 多子器件：如MOSFET，萧特基，SIT,JFET 等

-- 少子器件：如IGBT，GTR，GTO，快规复，等

十五、差别开关器件的比拟

(1)几种可关断器件的功率处置才能比拟

(2)：几种可关断器件的任务特征比拟

接洽体例：邹师长教师

接洽德律风：0755-83888366-8022

手机：18123972950

QQ：2880195519

接洽地点：深圳市福田区车公庙天安数码城天吉大厦CD座5C1

请搜微信公家号:“KIA半导体”或扫一扫下图“存眷”官方微信公家号

请“存眷”官方微信公家号:供给 MOS管 手艺赞助