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功率mosfet

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功率mosfet  “MOSFET”是英文metal-oxide- semicONductor field effect transistor的缩写,意即“金属氧化物半导体场效应晶体管”,功率MOSFET即为以金属层M的栅极隔着氧化层O利用电场的效应来控制半导体S的场效应晶体管。除少数应用于音频功率放大器,工作于线性范围,大多数用作开关和驱动器,工作于开关状态,耐压从几十伏到上千伏,工作电流可达几安培到几十安培。功率MOSFET都是增强型MOSFET,它具有优良的开关特性。

  功率MOSFET可分成两类:P沟道及N沟道:中间箭头向里的是N沟道而箭头向外的是P沟道。它有三个极:漏极(D)。源极(S)及栅极(G)。有一些功率MOS-FET内部在漏源极之间并接了一个二极管或肖特基二极管,这是在接电感负载时,防止反电势损坏 MOSFET。

  这两类MOSFET的工作原理相同,仅电源电压控制电压的极性相反。

  截止:漏源极间加正电源,栅源极间电压为零。P 基区与N 漂移区之间形成的PN 结 J 1 反偏,漏源极之间无电流流过。

  导电:在栅源极间加正电压 U GS ,栅极是绝缘的,所以不会有栅极电流流过。但栅极的正电压会将其下面 P 区中的空穴推开,而将 P 区中的少子—电子吸引到栅极下面的 P 区表面,当 U GS 大于 U T (开启电压或阈值电压)时,栅极下 P 区表面的电子浓度将超过空穴浓度,使 P 型半导体反型成 N 型而成为反型层,该反型层形成 N 沟道而使 PN 结 J 1 消失,漏极和源极导电。

  1、mosfet是电压控制型器件,因此在驱动大电流时无需推动级。电路较简单

  2、输入阻抗高,可达108Ω以上

  3、工作频率范围宽,开关速度高(开关时间为几十纳秒到几百纳秒),开关损耗小

  4、有较优良的线性区,并且mosfet的输入电容比双极型的输入电容小得多,所以它的交流输入阻抗极高,噪声也小,最适合制作Hi-Fi音响

  5、功率mosfet可以多个并联使用,增加输出电流而无需均流电阻。

  功率 MOSFET 是电压型驱动器件,没有少数载流子的存贮效应,输入阻抗高,因而开关速度可以很高,驱动功率小,电路 简单.但功率 MOSFET 的极间电容较大,输入电容 CISS,输出电容 COSS 和反馈电容 CRSS 与极间电容的关系可表述为:

  功率 MOSFET 的栅极输入端相当于一个容性网络,它的工作速度与驱动源内阻抗有关.由于 CISS 的存在,静态时栅极驱 动电流几乎为零,但在开通和关断动态过程中,仍需要一定的驱动电流.假定开关管饱和导通需要的栅极电压值为 VGS,开关 管的开通时间 TON 包括开通延迟时间 TD 和上升时间 TR 两部分.

  开关管关断过程中,CISS 通过 ROFF 放电,COSS 由 RL 充电,COSS 较大,VDS(T)上升较慢,随着 VDS(T)上升较 慢,随着 VDS(T)的升高 COSS 迅速减小至接近于零时,VDS(T)再迅速上升.

  根据以上对功率 MOSFET 特性的分析,其驱动通常要求:触发脉冲要具有足够快的上升和下降速度;②开通时以低电阻力 栅极电容充电,关断时为栅极提供低电阻放电回路,以提高功率 MOSFET 的开关速度;③为了使功率 MOSFET 可靠触发导通, 触发脉冲电压应高于管子的开启电压,为了防止误导通,在其截止时应提供负的栅源电压;④功率开关管开关时所需驱动电流 为栅极电容的充放电电流,功率管极间电容越大,所需电流越大,即带负载能力越大



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dolphin    


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