MOSFET
MOSFET
MOS晶体管MOS晶体管的概念金属-氧化层-半导体-场效晶体管，简称金氧半场效晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET）是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管（field-effect transistor）。
MOSFET依照其“通道”的极性不同，可分为n-type与p-type的MOSFET，通常又称为NMOSFET与PMOSFET，其他简称尚包括NMOS FET、PMOS FET、nMOSFET、pMOSFET等。
这个名称前半部分说明了它的结构，后半部分说明了它的工作原理。
从纵向看，MOS晶体管是由栅电极、栅绝缘层和半导体衬底构成的一个三明治结构；从水平方向看，MOS晶体管由源区、沟道区和漏区3个区域构成，沟道区和硅衬底相通，也叫做MOS 晶体管的体区。
一个MOS晶体管有4个引出端：栅极、源极、漏极和体端即衬底。
由于栅极通过二氧化硅绝缘层和其他区域隔离，MOS晶体管又叫做绝缘场效应晶体管。
MOS晶体管还因为其温度稳定性好、集成化时工艺简单，而广泛用于大规模和超大规模集成电路中。
MOS管有N沟道和P沟道两类，但每一类又分为增强型和耗尽型两种，因此MOS管的四种类型为：N沟道增强型管、N沟道耗尽型管，P沟道增强型管和P沟道耗尽型管。
凡栅-源电压U GS为零时漏极电流也为零的管子均属于增强型管，凡栅-源电压U GS为零时漏极电流不为零的管子均属于耗尽型管。
MOS管构成的集成电路称为MOS集成电路，而P沟道增强型MOS管和N沟道增强型MOS管共同构成的互补型MOS集成电路即为CMOS-IC。
MOS器件基于表面感应的原理，是利用垂直的栅压V GS实现对水平I DS的控制。
它是多子（多数载流子）器件。
用跨导描述其放大能力。
MOSFET晶体管的截面图如图1所示在图中，S＝Source，G=Gate,D=Drain。
MOSFET参数解读
MOSFET参数解读1. 栅极电压（VGS）：栅极电压是应用在栅极和源极之间的电压。
它决定了MOSFET处于导通还是截止状态。
对于NMOS而言，当VGS大于临界电压（一般表示为Vth）时，NMOS导通；而对于PMOS而言，当VGS小于临界电压时，PMOS导通。
2. 漏极电压（VDS）：漏极电压是应用在漏极和源极之间的电压。
它对MOSFET的导通特性和性能有很大影响。
当VDS小于VGS-Vth时，MOSFET处于三个不同的状态：割线状态、恒流源状态和恒压源状态。
割线状态指的是MOSFET截止，没有电流流动；恒流源状态指的是MOSFET处于饱和状态，漏极电流由VGS和VDS共同决定；恒压源状态指的是漏极电流不再增加，仅由VGS来决定。
3.漏极电流（ID）：漏极电流是从漏极到源极的电流流动。
它对于MOSFET的功率损耗和性能很重要。
漏极电流可以通过改变栅极电压和漏极电压来控制。
4. 阈值电压（Vth）：阈值电压是使MOSFET进入导通状态所需的栅极电压。
它对于MOSFET的截止和饱和状态起着重要作用。
阈值电压取决于半导体材料和工艺参数。
5. 导通电阻（RDS(on)）：导通电阻是指MOSFET导通时导通通道内的电阻。
它是MOSFET的重要性能指标之一，值越小表示导通能力越好。
导通电阻可以通过改变栅极电压和漏极电流来调整。
6.漏极电容（CDS）和栅极电容（CGS）：漏极电容和栅极电容是MOSFET内部的电容。
漏极电容对于MOSFET的开关速度和功耗很重要，而栅极电容对于输入电压和输出电压之间的电荷传输很关键。
7. 最大漏极电压（VDSmax）和最大栅极电压（VGSmax）：这两个参数表示MOSFET可以承受的最大电压。
超过这些电压范围，MOSFET可能会损坏。
以上只是一些常见的MOSFET参数，根据具体的应用和厂商，还有其他一些参数，如最大温度承受能力、漏电流等。
在实际应用中，了解和理解这些参数，可以帮助工程师选择适合的MOSFET器件，以满足特定要求。
各种MOSFET参数大全
各种MOSFET参数大全MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）是一种常见的半导体器件，具有广泛的应用领域。
下面是MOSFET的各种重要参数的详细解释。
1. Drain-Source电压（VDS）：这是MOSFET管脚之间的电压差。
当VDS超过MOSFET的额定电压，会导致器件损坏。
2. Gate-Source电压（VGS）：这是MOSFET的控制电压。
改变VGS可以控制MOSFET的导通和截止。
3. 阈值电压（Vth）：这是MOSFET的开启电压。
当VGS超过阈值电压时，MOSFET开始导通。
4.静态漏极电流（IDSS）：这是在VGS=0时，MOSFET的漏极电流。
它是关闭时的最大漏极电流。
5. on状态电阻（RDS(on)）：这是MOSFET导通时的电阻。
较低的RDS(on)意味着更好的导通特性。
6.峰值漏极电流（IDP）：这是MOSFET能够承受的最大漏极电流。
如果超过此电流，MOSFET可能会损坏。
7. 雅各比增益（gfs）：这是MOSFET的小信号增益。
它决定了MOSFET的放大能力。
8. 输入电容（Ciss）：这是MOSFET输入端的总电容。
较高的Ciss将导致较高的输入电容负载。
9. 输出电容（Coss）：这是MOSFET输出端的总电容。
较高的Coss将导致较高的输出电容负载。
10.反向传导（GDS）：这是MOSFET导通时的反向电导。
它表示了在反向电压下电荷从漏极到源极的流动。
11. 速度参数（gm）：这是MOSFET的跨导。
它表示在VDS控制下的电流变化率。
12.破坏电压（BV）：这是MOSFET能够承受的最大电压。
超过该电压可能会导致器件击穿和损坏。
13.空载损耗（Pd）：这是MOSFET在导通状态下消耗的功率。
它取决于MOSFET的导通电阻和电流。
14.电压转移特性（VTC）：这是描述MOSFET开启和关闭之间的关系的曲线。
它显示了在不同VGS情况下MOSFET的导通特性。
MOSFET参数详解
MOSFET参数详解1. 导通电阻（Rds(on)）：是指当MOSFET处于导通状态时，从源极到漏极的导通电阻。
导通电阻越小，表示MOSFET在导通状态下有更好的导电能力，能够传输更大的电流，也能提供更低的功耗。
2. 泄漏电流（Igss）：是指MOSFET在关闭状态下的漏电流。
泄漏电流应尽可能小，以确保在关闭状态下无功率损失。
3. 阈值电压（Vth）：是指MOSFET开始导通的电压。
当控制电压超过阈值电压时，MOSFET开始导通。
阈值电压的选择取决于应用场景，一般情况下越低越好。
4. 最大漏源电压（Vdss）：是指MOSFET能够承受的最大漏源电压。
超过这个电压，MOSFET可能会烧毁。
因此，在实际应用中，要确保工作电压在MOSFET的最大承受范围内。
5.最大漏源电流（Id）：是指MOSFET能够承受的最大漏源电流。
超过这个电流，MOSFET可能会受损。
因此，在实际应用中，要确保工作电流在MOSFET的承受范围内。
6.开关速度：MOSFET的开关速度取决于导通和关断过程所需的时间。
开关速度的快慢直接关系到MOSFET的响应时间和效率。
较快的开关速度可以提高系统的性能。
7. 容量参数：包括输入电容（Ciss），输出电容（Coss）和反馈电容（Crss）。
这些参数影响MOSFET的高频响应和开关速度。
一般来说，输入电容越小越好，输出电容尽可能小，反馈电容尽可能大，以减少功耗和提高系统性能。
除了上述参数，还有一些其他参数也会对MOSFET的性能和应用产生影响，如温度系数、热阻、噪声系数等。
总的来说，了解和理解MOSFET的各个参数，可以帮助选取适合特定应用需求的器件，并设计出高性能的电路。
在应用过程中需根据实际需求权衡各个参数的优劣，并合理选择。
正确的理解和使用MOSFET参数，可以提高电路设计的效率和可靠性。
MOSFET
1 界面附近的固定正电荷 大致分布在近界面100埃的范围内，通常单位面积 上固定正电荷的数目约为1011~1012／cm2 ；不能进 行充放电。 固定正电荷起源于过量的硅正离子，或称氧空位。
• • • •
通过调节工艺条件来控制固定正电荷的多少。 氧化温度越低，固定正电荷密度越大。 在氮或氢中高温退火，可以降低固定正电荷密度。 对于不同晶向的硅单晶，SiO2中固定正电荷数目不同， （111）晶向固定正电荷密度最大，(110)晶向其次， (100)晶向最小。 2．Si-SiO2界面态 • 在硅和二氧化硅的交界处存在着界面态 • 界面态与真实表面的内表面态很相似，它们可以是施 主型的，也可以是受主型的。 • 其能级位置处于半导体的禁带中，几乎是连续分布的。
1.理想表面：表面的硅原子只与体内的硅原子形 成共价键，在表面无原子与之成键，形成“悬 挂键”。
• 价键的不完整性会形成一些可以容纳电子的能量状态， 即受主能级也可称为表面能级或表面态。 • 清洁表面的表面能级位置在半导体禁带中靠近价带顶 的地方。 • 是一系列靠得很近、接近于连续的能级。
• 实验表明，对于硅的清洁表面，当表面电中性 ( E ) 时 约比价带顶高0.3eV，表面能级密度约为1014~1015／ cm2。用不同方法获得的清洁表面具有略为不同的表面 费米能级。 2．真实表面：因在硅表面上覆盖了一层二氧化硅层，使 硅表面的悬挂键大部分被二氧化硅的氧原子所饱和， 表面态密度就大大降低，表面态密度约为1011~1013／ cm2。 二． 硅--二氧化硅界面结构 用热生长的方法或化学气相淀积的方法均可在硅表面 上生长一层厚度可以人为控制的二氧化硅层，这种氧化 层与体内硅之间形成的SiO2—Si界面成为区别于理想表面 及真实表面的第三种表面。
电力电子技术_MOSFET
增大VGS，可减小rCH和rjFET rD减小和提高耐压相矛盾。
Ron与器件耐压、温度关系： 器件耐压越高， Ron越大。随温度升高， Ron增大。
②开启电压VT：阈值电压 反型层建立所需最低栅源电压。
定义：工业上，在漏源短接条件下，ID=1mA时的栅极电压。 VT随结温Tj变化，呈负温度系数，Tj每增高45OC，VT下降10%， -6.7mV/OC。
缺点：V型槽底部易引起电场集中，提高耐压困难，改 进：U型MOSFET。
缩短沟道电流路径降低导通电阻VUMOS
Si2O N+
P
G 栅极
S源源 极区基P区本栅沟极道层位底于
N+
部体区。
N+ 1019/cm3
P沟道体区
P即P区PN主1＋01体结6/与短cm源3路极。短PN路- 。
漂移区 衬底
N-
N可N掺 +-流组1杂 过成01浓 额4体/c定二度 m3电极流管。Db，
a) 转移特性 b) 输出特性
1-27
电力场效应晶体管的漏极伏安特性
截止区（对应于GTR的截止区）
饱和区（对应于GTR的放大区） 50 非饱和区（对应GTR的饱和区） 40
50 非 饱
40 和 区
UGS=8V
ID/A ID/A
30
工作在开关状态，即在截止区和
非饱和区之间来回转换。
20
30
饱和区 UGS=7V
N+ P
1-2
➢栅极正偏,<VT，形成耗尽层。
• 栅P间电场使P区空穴远离P区靠绝缘层侧， 余下带负电原子。形成耗尽层，少量自 由电子也向耗尽层移动，但数量很少不 能形成漏源电流。
MOSFET参数
MOSFET参数金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）是一种常见的半导体器件，广泛应用于电子设备中。
MOSFET参数是指对MOSFET进行电性能评估和描述的一系列参数。
下面将详细介绍MOSFET的一些重要参数。
1. 阈值电压（Vth）：阈值电压是MOSFET的一个重要参数，它决定了其在工作时是否导通。
Vth是指当栅极电压与源极电压之间的电位差超过阈值电压时，MOSFET开始导通。
2.负阈值N沟道型MOSFET（nMOSFET）和正阈值P沟道型MOSFET （pMOSFET）：这两种类型的MOSFET有不同的阈值电压。
nMOSFET的导通需要栅极电位比源极电位高于阈值电压，pMOSFET则需要栅极电位低于源极电位。
3.文氏轨迹：文氏轨迹是MOSFET的输出特性曲线，在静态模式下绘制。
它描述了输出电流与输入电压之间的关系。
文氏轨迹可以用来评估MOSFET的效率和线性度。
4.饱和区和线性区：MOSFET的工作状态可以分为饱和区和线性区两个阶段。
在饱和区，MOSFET导通，并且输出电流受限；而在线性区，输出电流与输入电压成正比。
5. 输出电阻（Rout）：输出电阻是指MOSFET的输出端口对外界的电阻。
它决定了MOSFET的输出电流随输入电压变化的速率。
6. 开关时间（Ton和Toff）：开关时间是指MOSFET从关断状态到导通状态的时间（Ton），以及从导通状态到关断状态的时间（Toff）。
这些时间参数是衡量MOSFET开关速度的重要指标。
7. 漏电流（Idss）：漏电流是指MOSFET在关断状态下的最大漏电流。
它是评估MOSFET绝缘性能的参数。
8.切换损失：切换损失是MOSFET在开关过程中消耗的能量。
它是由开关时间和开关电压产生的。
9. 最大漏源结电压（Vds max）：最大漏源结电压是MOSFET能够承受的最大电压。
超过这个电压，会导致器件损坏。
10.耗散功率（Pd）：耗散功率是指MOSFET在工作过程中消耗的功率。
MOSFET概述
MOSFET的原意是：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）利用电场的效应来控制半导体（S）的场效应晶体管。
功率场效应晶体管也分为结型和绝缘栅型,但通常主要指绝缘栅型中的MOS型（Metal Oxide Semiconductor FET）,简称功率MOSFET（Power MOSFET）。
结型功率场效应晶体管一般称作静电感应晶体管（Static Induction Transistor——SIT）。
其特点是用栅极电压来控制漏极电流，驱动电路简单，需要的驱动功率小，开关速度快，工作频率高，热稳定性优于GTR，但其电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。
2.功率MOSFET的结构和工作原理功率MOSFET的种类：按导电沟道可分为P沟道和N沟道。
按栅极电压幅值可分为；耗尽型；当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道，增强型；对于N（P）沟道器件，栅极电压大于（小于）零时才存在导电沟道，功率MOSFET主要是N沟道增强型。
2.1功率MOSFET的结构功率MOSFET的内部结构和电气符号如图1所示；其导通时只有一种极性的载流子（多子）参与导电，是单极型晶体管。
导电机理与小功率mos管相同，但结构上有较大区别，小功率MOS管是横向导电器件，功率MOSFET大都采用垂直导电结构，又称为VMOSFET （Vertical MOSFET），大大提高了MOSFET器件的耐压和耐电流能力。
按垂直导电结构的差异，又分为利用V型槽实现垂直导电的VVMOSFET和具有垂直导电双扩散MOS结构的VDMOSFET（Vertical Double-diffused MOSFET），本文主要以VDMOS器件为例进行讨论。
功率MOSFET为多元集成结构，如国际整流器公司（International Rectifier）的HEXFET采用了六边形单元；西门子公司（Siemens）的SIPMOSFET采用了正方形单元；摩托罗拉公司（Motorola）的TMOS采用了矩形单元按“品”字形排列。
mosfet参数定义参考标准
MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）是一种重要的场效应晶体管。
其参数通常可以根据不同的标准来定义和测量。
以下是一些常见的 MOSFET 参数及其定义的参考标准：
1. **门极电压（Gate-Source Voltage）**：指 MOSFET 的门极和源极之间的电压。
常用标准包括 JEDEC（联合电子设备工程委员会）和IEEE（电气和电子工程师协会）规定的测试标准。
2. **漏极电流（Drain Current）**：在给定的门极电压和漏极电压下，流经 MOSFET 的电流。
一般使用特定电压和温度条件下的测试来定义。
3. **漏极-源极电压（Drain-Source Voltage）**：MOSFET 的漏极和源极之间的电压。
通常使用最大额定值来定义。
4. **漏极-源极饱和电压（Drain-Source On-State Voltage）**：MOSFET 在导通状态时的漏极-源极电压。
这个参数可以通过静态或动态测试来确定。
5. **漏极-源极电阻（Drain-Source On-State Resistance）**：MOSFET 在导通状态时的等效电阻。
常见的标准测试条件包括特定的电流和温度。
6. **截止频率（Cutoff Frequency）**：MOSFET 的截止频率是指其在放大器应用中的最大可靠工作频率。
这个参数通常用于高频应用。
这些参数的定义和测量可以根据不同的制造商、应用需求或标准组织的规定而有所不同。
例如，制造商可能会使用自己的测试条件和定义，而行业标准通常由诸如JEDEC、IEEE、IEC（国际电工委员会）等组织所制定。
电力场效应管mosfet
电力场效应管mosfet一、概念介绍电力场效应管（MOSFET）是一种半导体器件，它是由金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）演变而来的。
它是一种具有高输入电阻和低输出电阻的三极管，可用于控制大功率负载。
二、结构组成MOSFET主要由栅极、漏极和源极三个部分组成。
其中，栅极位于两个P型区域之间，与金属氧化物半导体（MOS）之间存在一层绝缘膜；漏极和源极位于两端N型区域之间。
三、工作原理当栅极施加正电压时，会在P型区域中形成一个反向耗尽区，并在N型区域中形成一个导电通道。
这时，由于N型区域中的自由电子密度较高，因此可以通过通道流动到漏极处。
当栅极施加负电压时，通道会被关闭。
四、特点1. 高输入电阻：MOSFET的输入电阻非常高，可达到几百兆欧姆以上。
2. 低输出电阻：MOSFET的输出电阻非常低，可达到几个欧姆以下。
3. 快速开关速度：MOSFET的开关速度非常快，可以达到纳秒级别。
4. 高温性能好：MOSFET的工作温度范围广，一般可以达到150℃以上。
5. 电流放大倍数低：MOSFET的电流放大倍数较低，一般只有几十倍左右。
五、应用领域1. 电源开关：MOSFET可以用于控制大功率负载，如电机、灯泡等。
2. DC-DC变换器：MOSFET可以用于DC-DC变换器的输出端，以实现高效率和高精度的电压转换。
3. 太阳能逆变器：MOSFET可以用于太阳能逆变器中，以实现太阳能电池板产生的直流电转换为交流电。
4. 汽车电子系统：MOSFET可以用于汽车电子系统中，如点火控制、喇叭驱动等方面。
六、总结综上所述，MOSFET是一种具有高输入电阻和低输出电阻的三极管，可用于控制大功率负载。
它具有快速开关速度、高温性能好等特点，在各种领域都有广泛的应用。
电力场效应晶体管(MOSFET)
跨导反映了栅源电压对漏极电流的控制能力。
电力电子器件概述
7 极间 电容
MOSFET的三个电极之间分别存 在极间电容CGS、CGD和CDS。
一般生产厂家提供的是漏源极短路的输入电容Ciss、 共源极输出电容Ccss和反向转移电容Crss。它们之 间的关系是：
Ciss=CGS+CGD Crss=CGD Ccss=CDS+CGD
场效应管能承受的最高工 作电压，是标称MOSFET 额定电压的参数。
通常选UDS为实际工作电压的2~3倍。
2 漏极直流 电流ID和 漏极脉冲 电流幅值 IDM
3
通态 电阻 Ron
电力电子器件概述
在规定的测试条件下，最大 漏极直流电流、漏极脉冲电 流的幅值，是标称MOSFET额 定电流的参数。
在一定栅源电压下，MOSFET 从可变电阻区进入饱和区时的 直流电阻值。
一次开通、关断损耗分别为Pon、Poff，则有
开关损耗： PS=(Pon+Poff)ƒ
通态损耗： PC=RonID²
断态损耗： PL=0
应用高频开关
MOSFET内部发热功率 : PD≈PS+P注C 意开关损耗
使用时应限制器件的功耗，使PD>PDmax，并提供
良好的散热条件使器件温升不超过额定温升。
电力电子器件概述
过式 Ps=1/2UdI0fs(tc(on)+tc(off)) 可知，此时可以具有很 高的开关速度。
❊300~400V等级的MOSFET仅仅当开关频率超出
30~100kHZ时才与双极晶体管差不多。
❊低电压时多选择MOSFET。
电力电子器件概述
❊当额定电压超过1000V，但额定电流比较小时，
MOSFET的原理特性作用及应用
MOSFET的原理特性作用及应用MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）是一种电子器件，它在现代电子技术中具有重要的应用。
MOSFET是一种三端器件，由金属氧化物半导体结构组成，主要包括栅极、漏极和源极。
MOSFET具有许多突出的优点，包括低功耗、高速度、可靠性和高噪声容限。
其原理、特性、作用和应用在以下方面进行详细介绍：一、原理MOSFET的原理可以简单地理解为当栅极施加一定的电压时，栅极和漏极之间形成了一个电场。
这个电场可以控制沟道区域的导电性，从而实现对电流的调控。
MOSFET的栅极由金属导体构成，漏极和源极由具有特定掺杂的半导体材料组成，中间通过氧化层连接。
二、特性1.开关特性：MOSFET具有良好的开关特性，可以实现高速的开关速度和较低的开关损耗。
2.放大特性：MOSFET在放大电流时具有较大的增益，可以用于模拟电路的放大功能。
3.抑制特性：MOSFET具有良好的抑制特性，可以有效地抑制来自输入信号的噪声。
三、作用1.开关功能：MOSFET可以通过调节栅极电压来控制电流的通断。
通过连续不断的开关操作，可以实现信息处理和控制电路的功能。
2.放大功能：在模拟电路中，MOSFET可以用作放大器，通过改变栅极电压来调整输出电流的大小，实现信号的放大。
四、应用1.数字电路：MOSFET可以用作逻辑门的关键组成部分，实现数字信号的处理和控制。
2.模拟电路：MOSFET可以用作放大器、开关和电源调节器等功能，广泛应用于音频放大器、功率放大器、振荡器等模拟电路中。
3.通信系统：MOSFET可以用于射频功率放大器和低噪声放大器等关键部件，用于增强信号的传输和接收能力。
4.电源管理：MOSFET可以用作电源开关，实现电源的控制和管理，提高电源的效率和稳定性。
5.高频应用：在射频和微波系统中，MOSFET可以用于设计高频开关和放大器，实现高速数据传输和无线通信等应用。
总结：MOSFET作为一种重要的电子器件，在现代电子技术中具有广泛的应用。
MOSFET的基础知识介绍
MOSFET场效应晶体管的基础知识介绍MOSFET（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）也叫金属氧化物半导体场效应晶体管，简称MOS管，是一种场效应管。
MOSFET成为当前最广泛应用的半导体器件，广泛应用于各种电子设备中，包括电源、电脑、电视等。
MOSFET场效应晶体管的结构MOSFET场效应晶体管基本上构成有源区(source)、漏区(drain)和栅区(gate)三部分。
在N沟道MOSFET中，一个P型衬底(substrate)上，N型沉积形成源区和漏区，其间沉积绝缘材料（通常是氧化硅）形成栅极。
通过改变栅极的电压来改变沟道中的载流子浓度，从而改变源漏间的电导。
MOSFET场效应晶体管工作原理在N沟道MOSFET中，当栅极电压(Vgs)高于阈值电压(Vth)时，会在源和漏之间形成一个N型导电沟道。
在这种情况下，沟道上的电子可以自由的由源极流向漏极，整个器件则由阻断状态变为导通状态。
当源漏电压足够大时，即使增加栅压，也不再增加源漏电流，此时MOSFET处于饱和状态。
MOSFET场效应晶体管分类按沟道材料型和绝缘栅型各分N沟道和P沟道两种;按导电方式：MOS管又分耗尽型与增强型，所以MOS场效应晶体管分为N沟耗尽型和增强型;P沟耗尽型和增强型四大类：N沟道消耗型、N沟道增强型、P沟道消耗型、 P沟道增强型。
MOSFET场效应晶体管主要特性●高输入阻抗：MOS管栅电极和源漏区之间有绝缘层，只有微弱的栅电流，所以MOSFET的输入阻抗很高，接近于无穷大。
●低输出阻抗：由于MOSFET是电压控制器件，其源漏间电流可随输入电压的改变而改变，所以其输出阻抗很小。
●恒流性：MOSFET在饱和区工作时，即使源漏电压有所变化，其电流也几乎不变，因此MOSFET具有很好的恒流性。
MOSFET的应用●开关电路：由于MOSFET具有开关速度快、功耗小、驱动电压低等特性，因此在开关电路中有广泛应用，尤其在高频开关电源中使用。
各种MOSFET参数大全
各种MOSFET参数大全MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）是一种常见的半导体设备，其功效广泛应用于电子设备和电路中。
下面是一些常见的MOSFET参数的详细介绍。
1. 门极电压（Vgs）：门极电压是指应用在MOSFET的栅极和源极之间的电压。
根据不同的应用，门极电压可能会有不同的工作范围。
2. 漏极电压（Vds）：漏极电压是指应用在MOSFET的漏极和源极之间的电压。
漏极电压的范围应根据设备的工作条件来选择。
3.技术参数（如NMOS或PMOS）：这是指MOSFET的工艺类型。
NMOS是n型沟道MOSFET，PMOS是p型沟道MOSFET。
4. 静态偏置（Vth）：静态偏置电压是指当MOSFET处于截止状态时的栅源电压。
它是MOSFET开启或截止的阈值电压。
5. 最大漏极电流（Idmax）：最大漏极电流是指在给定的漏极电压下，MOSFET能够承受的最大漏极电流。
6. 开启电阻（Ron）：开启电阻是指当MOSFET处于导通状态时的漏极和源极之间的电阻。
7. 切换速度（tr和tf）：切换速度是指MOSFET从导通到截止，或从截止到导通的切换速度。
这个参数通常用来衡量MOSFET的工作效率。
8. 延迟时间（td）：延迟时间是指MOSFET从接收到门极信号到开始响应的时间延迟。
9. 容积载荷（Cgd、Cgs和Cds）：容积载荷是指MOSFET的栅极-漏极、栅极-源极和漏极-源极之间的电容。
10. 热阻（Rth）：热阻是指MOSFET在工作时从芯片到环境之间的导热能力。
较低的热阻通常意味着更好的散热性能。
11.耗散功率（Pd）：耗散功率是指MOSFET在正常工作状态下所消耗的功率。
以上是一些常见的MOSFET参数的简要介绍。
不同的应用和需求会有不同的参数要求，所以在选择MOSFET时需要根据实际应用场景来权衡各个参数的重要性。
MOSFET参数
MOSFET参数MOSFET，即金属-氧化物-半导体场效应晶体管，是一种三端不同的半导体器件。
根据不同的工作原理，MOSFET可以分为增强型MOSFET和耗尽型MOSFET。
MOSFET参数决定了其电性能和适用场景。
在下面的文章中，我将详细介绍一些常见的MOSFET参数。
1.漏极源极电压（VDS）：漏极源极电压是MOSFET最大允许电压差。
如果超过这个电压，器件可能会损坏。
因此，选择适当的VDS值非常重要。
2.阈值电压（VTH）：阈值电压是指当输入门极电压达到一定值时，MOSFET开始导通的电压。
在增强型MOSFET中，VTH通常是正值，而在耗尽型MOSFET中，VTH通常是负值。
3.饱和区电流（ID）：饱和区电流是MOSFET在VDS达到一定值后的最大漏极电流。
ID的大小与源极漏极电压和栅极电压有关。
4.漏极电流（IDSS）：漏极电流是在栅极电压为零时，漏极源极电压为最高值时MOSFET的漏极电流。
5. 漏截止电流（IDoff）：漏截止电流是当栅极电压为零时，MOSFET的漏极电流。
这个参数决定了MOSFET的功耗和静态工作点。
6.转导电导（GM）：转导电导是MOSFET的电流对栅极电压的变化率。
它反映了MOSFET的放大能力。
7.输出电导（GDS）：输出电导是MOSFET的漏极电流对漏极源极电压的变化率。
它是MOSFET的输出阻抗的倒数。
8. 输入电容（Ciss）：输入电容是测量MOSFET栅极和源极之间的电容。
它是MOSFET的输入阻抗的一部分。
9. 漏极电容（Coss）：漏极电容是测量MOSFET漏极和源极之间的电容。
它是MOSFET的输出电容和驱动能力的一部分。
10. 栅极电容（Coss）：栅极电容是测量MOSFET栅极和源极之间的电容。
它是MOSFET的输入电容的一部分。
这些参数是评估和选择适当的MOSFET时非常重要的考虑因素。
它们决定了MOSFET的电性能、功耗和可靠性。
在实际应用中，选择合适的MOSFET参数能够实现最佳性能和效果，并满足设计要求。
MOSFET
增强型、耗尽型MOS场效应管根据导电方式的不同，MOSFET又分增强型、耗尽型。
所谓增强型是指：当VGS=0时管子是呈截止状态，加上正确的VGS后，多数载流子被吸引到栅极，从而―增强‖了该区域的载流子，形成导电沟道。
N沟道增强型MOSFET基本上是一种左右对称的拓扑结构，它是在P型半导体上生成一层SiO2 薄膜绝缘层，然后用光刻工艺扩散两个高掺杂的N型区，从N型区引出电极，一个是漏极D，一个是源极S。
在源极和漏极之间的绝缘层上镀一层金属铝作为栅极G。
当VGS＝0 V时，漏源之间相当两个背靠背的二极管，在D、S之间加上电压不会在D、S 间形成电流。
当栅极加有电压时，若0＜VGS＜VGS(th)时，通过栅极和衬底间形成的电容电场作用，将靠近栅极下方的P型半导体中的多子空穴向下方排斥，出现了一薄层负离子的耗尽层；同时将吸引其中的少子向表层运动，但数量有限，不足以形成导电沟道，将漏极和源极沟通，所以仍然不足以形成漏极电流ID。
进一步增加VGS，当VGS＞VGS(th)时（VGS(th)称为开启电压），由于此时的栅极电压已经比较强，在靠近栅极下方的P型半导体表层中聚集较多的电子，可以形成沟道，将漏极和源极沟通。
如果此时加有漏源电压，就可以形成漏极电流ID。
在栅极下方形成的导电沟道中的电子，因与P型半导体的载流子空穴极性相反,故称为反型层。
随着VGS的继续增加,ID将不断增加。
在VGS＝0V时ID＝0，只有当VGS＞VGS(th)后才会出现漏极电流，所以,这种MOS管称为增强型MOS管。
VGS对漏极电流的控制关系可用iD＝f(VGS(th))|VDS=const这一曲线描述，称为转移特性曲线，见图1.。
转移特性曲线的斜率gm的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用。
gm的量纲为mA/V，所以gm也称为跨导。
跨导。
图1. 转移特性曲线图2—54（a）为N沟道增强型MOSFET的结构示意图，其电路符号如图2—54（b）所示。
mos管分类及区别
mos管分类及区别一、什么是MOSFETMOSFET(MOS场效应晶体管）是一种由摩尔定律驱动的场效应晶体管，它是一种电子电路的重要组成部分。
MOSFET由一个晶体管、两个电极和一种层状晶体组成，它的工作原理是在晶体管内部建立一种弥散场，让两个电极间系统通过电子流或离子流在此间进行对话。
二、MOSFET的分类1.根据结构可将MOSFET分为四大类：(1)单极型MOSFET（JFET）：这种类型MOSFET最常见，它由一个单独的晶体管、三个引线和一个漏极组成。
它的工作原理是在晶体管内部建立一个非常弱的弥散场，弥散场的大小可以调节，用以控制电流的流动。
(2)双极型MOSFET（MosFET。
）：这种MOSFET由两组晶体管连接而成，每组中包括一个漏极和一个栅极。
当栅极电压高于漏极电压时晶体管处于导通状态，反之电流流动会被阻隔。
(3)可控硅（SCR）：可控硅是一种特殊形式的双极型MOSFET，可控硅由多个晶体管组成，具有更加可靠的工作特性，具有更低的静态电消耗，可控硅在马达控制、设备故障保护、分子流控等场合中应用十分广泛。
(4)充电/放电器件（Damp）：这种类型的MOSFET具有存储电荷和放电功能，在内部有一个可控制的好离子层，因此可用作电容或内部电路高压电源的装置。
2.根据功能可将MOSFET分为5类：(1)普通功率晶体管（Power MOSFET）：这种MOSFET主要用于功率转换，如DC - DC转换器、AC - DC转换器等，它们的器件电阻比较低，可以高效率的实现大功率电转换。
(2)可控硅（SCR）：这种MOSFET属于双极型的，可控硅的特点是电阻低、瞬时功率大，可用于马达控制、电磁阀控制、工厂设备故障保护等多种电源应用中。
(3)整流晶体管（Rectifier MOSFET）：这种MOSFET主要用来实现DC - AC、AC - AC之间的电压变化，它具有更低的静态电消耗，能够实现更高效率的电压转换。
MOSFET
电压控制器件，以源极为基准电位
VDS
VGS G
ID
S
D
n+
n+
栅源电压VGS 漏源电压VDS
P
8
MOSFET基本原理
¾ MOSFET基本结构 ¾ MOSFET种类 ¾ MOSFET基本特性 ¾ 应用举例
26
可变电阻区（又称线性区）
VGS>VT，VDS≤（VGS－VT）
ID
=
Co μn
Z L
[(VGS
− VT
)VDS
−
1 2
VD2S
]
VDS较小
ID
≈
Co μn
Z L
(VGS
−VT )VDS
输出特性曲线
ID = f (VDS ) VGS =const.
电导常数
Kn
=
Co μn
Z L
27
放大区
（恒流区或饱和区）
0.2
饱和区
0
NMOS
3.0
2.0 L = 0.3μm
1.0 ψ S = Vbi
L = 0.5μm L = 1μm
ψ S = Vbi + VDS
- 0.2
VDS= - 1.8V
0.0
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
y / μm
VDS =- 0.05V - 0.4
PMOS
数个不同沟道长度的n沟道器件的源极与 漏极间的表面电势
阈值电压漂移量∆VT：耗尽 区电荷减少所造成的
MOSFET参数详解
MOSFET参数详解1.阈值电压（VT或VTH）：阈值电压是指在输入门极与源极之间的电压，当超过该值时，MOSFET开始导通。
阈值电压决定了MOSFET的灵敏度和电路的工作状态。
通常，使得MOSFET导通所需的电压越低，则其开关速度越快。
2. 饱和电压（VDSsat）：饱和电压是指在MOSFET处于导通状态时，漏极到源极之间的电压。
当VDS大于饱和电压时，MOSFET将进入线性区，此时MOSFET的导通能力降低，从而导致功率损耗的增加。
3. 输出电容（Coss）：输出电容是指由于结电容而存在的输出极间电容。
它是MOSFET的一个重要特性，影响着高频响应和开关速度。
较大的输出电容会导致MOSFET的开关速度变慢，同时也会增加开关过程中的功耗。
4. 漏极电抗（Leakage Inductance）：漏极电抗是指MOSFET导通时的漏极电流产生的电磁感应。
这个参数会导致导通过程中的能量损耗，并产生噪音和干扰。
较小的漏极电抗意味着更高的效率和更低的干扰。
5. 内阻（RDSon）：内阻是指当MOSFET导通时，漏极到源极之间的等效电阻。
内阻越小，表示MOSFET导通时能承受更高的电流，功耗也会更低。
6. 最大电流（IDmax）：最大电流是指MOSFET能够承受的最大漏极电流。
超过该值可能会导致器件过热，甚至损坏。
因此，在设计电路时需要确保最大电流不会超过MOSFET的额定值。
7. 温度系数（Temperature Coefficient）：温度系数是指MOSFET 参数随温度变化的情况，通常用百分比表示。
温度系数较低表示MOSFET 对温度变化的影响较小，更容易实现稳定的工作。
总之，了解MOSFET的参数对于正确选择和设计电路至关重要。
不同的应用可能需要特定的参数特性，因此在选型和使用MOSFET时需要根据具体的要求来确定所需的参数范围。
简述mosfet工作原理
简述mosfet工作原理
MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）是一种常用的半导体器件，通常用于电路中的开关和放大功能。
MOSFET 的工作原理基于场效应，在外加电压的作用下，调节电流流经器件。
MOSFET由一片p型或n型的半导体基片作为底部，上方覆盖一薄氧化层，再覆盖一层金属栅极。
栅极上施加的电压决定了氧化层下方的半导体层中的电荷分布，从而控制了电流的流动情况。
MOSFET有两种不同类型的结构：pMOS和nMOS。
对于nMOS，基片是p型的，当栅极施加正电压时，栅极下的氧化层下会形成一个n型沟道，这时漏源区的p型半导体通过这个沟道连接。
这样，当在漏源区间施加电压时，由于电场的作用，电子会从源极流入漏极，从而产生电流。
而对于pMOS，基片是n型的，施加负电压的栅极会在栅极下形成一个p型沟道，使得源漏区间形成导电路径。
当在源极和漏极间施加正电压时，从漏极流入源极的电子会在p型沟道中产生电流。
通过调节栅极上的电压，可以改变氧化层下半导体中的电荷分布情况，进而控制MOSFET的导电状态。
低电压施加到栅极将关闭MOSFET，不让电流流过。
而高电压施加到栅极时，则打开MOSFET，允许电流流动。
这种特性使得MOSFET成为广泛应用于数字电路和模拟电路中的重要元件。
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目录摘要--------------------------------------------------------------I Abstract----------------------------------------------------------II 引言--------------------------------------------------------------2第一章1.1 D类音频功率放大器的应用---------------------------------------3 1.2 D类音频功率放大器的特点---------------------------------------3 1.2.1特征-------------------------------------------------------4 1.3 D类功放中MOSFET的选择----------------------------------------4 1.3.1 MOSFET中的功率损耗----------------------------------------4 1.4 半桥和全桥结构拓扑的对比--------------------------------------5 1.5 失真和噪音产生------------------------------------------------5 1.6 防止直通------------------------------------------------------6 1.7 关于电源吸收能量----------------------------------------------6 1.8对EMI(电磁辐射)的考虑-----------------------------------------7 1.9 D类功放中MOSFET选择的其他考虑-------------------------------7 1.10 总体的设计思路-----------------------------------------------7 1.11方案论证与比较-----------------------------------------------7第二章2.1 D类功率放大器的选择-------------------------------------------7 2.2 脉宽调制器----------------------------------------------------8 2.3 高速开关电路--------------------------------------------------8 2.3.1 输出方式--------------------------------------------------8 2.3.2 开关管的选择----------------------------------------------9 2.3.3滤波器的选择----------------------------------------------9 2.4 电路的组成----------------------------------------------------10 2.4.1各模块的工作原理------------------------------------------10 2.4.2 D类音频功率放大器各部分电路分析与计算--------------------13 参考文献----------------------------------------------------------16 结论------------------------------------------------------------17 致谢------------------------------------------------------------18 附录------------------------------------------------------------19引言功率放大器广泛地应用于多种现代设备当中。
通常放大器能将低功率的输入信号转换放大为几瓦或更高功率的信号输出，理想情况下，输入信号波形应该没有任何改变地被复制放大。
在D类音频功率放大器中，功率器件不是工作在线性区内，在没有输入信号时，加在MOSFET晶体管栅极上的偏压远超过载止点；加在栅极上的电压是脉冲宽度调制信号，只有高电平和低电平两个状态，所以MOSFET晶体管只有导通和截止两个工作状态。
D类功率放大器消耗的功率来自两个方面，一个是MOSFET晶体管在导通状态时的导通电阻所消耗的功率，另一个是晶体管从导通状态转变为截止状态或者从截止转变成导通状态的开关过程所消耗的功率。
D类音频功率放大器是一种数字功放，它多采用将输入信号的振幅变化为时域率化的脉宽（PWM方式）。
D类功率放大器在本世纪四十年代和五十年代便已经出现。
最初，D类功率放大器在伺服系统中用来推动直流伺服电动机、电液伺服阀动作元件。
在七十年代，设计人员开始把D类功率放大器用在音响系统。
现在，德州仪器公司、ST微电子等公司先后推出音频D 类功率放大器集成电路。
由于D类功率放大器是利用场效应管或者双极功率晶体管只有通关两种状态。
第一章1.1 D类音频功率放大器的应用D类放大器与上述放大器不同，其工作原理基于开关晶体管，可在极短的时间内完全导通或完全截止。
两只晶体管不会在同一时刻导通，因此产生的热量很少。
这种类型的放大器效率极高(95%左右)，在理想情况下可达100%，而相比之下AB类放大器仅能达到78.5%。
不过另一方面，开关工作模式也增加了输出信号的失真。
D类放大器的高效率使之非常适用于膝上电脑和MP3播放器等便携设备。
D类放大器并非刚刚出现，但近来半导体器件技术的进展引发了人们开发D类放大器的热情。
本文讨论了一种D类音频放大器的基本设计，利用PSpice 对电路进行了仿真。
作为设计过程的一部分，对该放大器的理论工作过程进行了分析，并对其进行了实验室物理测试。
通过对比仿真和实验结果给出了一些值得关注的结论。
本文设计了一个能为8Ω扬声器提供5V输出的放大器，输出功率为2W。
理论上，该放大器应该可以通过所有音频带宽内(20Hz至20kHz)的信号，在所有频率上增益保持不变，同时总谐波失真不超过1%。
1.2 D类音频功率放大器的特点：D类放大器，其特点是断续地转换器件的开通，其频率超过音频，可控制信号的占空比以使它的平均值能代表音频信号的瞬时电平，这种情况被称为脉宽调制(PWM)，其效率在理论上来说是很高的。
但是，实际困难还是非常大的，因为200kHz的高功率方波是不是好的出发点尚不清楚；从失真的角度来看，为保证采样频率的有效性，必须将一个陡峭截止频率的低通滤波器插入放大器与扬声器之间，以消除绝大部分的射频成分，这至少需要4个电感(考虑立体声)，成本自然不会低。
此外，表现在频响方面，它只能对某一特定负载阻抗保证平坦的频率响应。
D类音频功率放大器最主要的特点是效率高，表1将其与A类、AB类模拟放大器的率效其它技术特性进行了比较。
从表中可以看出，D类音频功率放大器较之其它类型的放大器有大幅度的提高。
因而，对于较小功率的放大器，即可省却用于输出顺件驱散热量的散热片。
D类音频功率放大器的结构框图构成:D类音频功率放大器的框图1.2.1特征目前有很多种不同种类的功放,如。
A类、B类、AB类等.但D类功放与其不同的是基本是一个开关功放或者是脉宽调制功放。
为此,主要将对这类D类功放作以说明。
在这种D类功放中，器件要么完全导通，要么完全关闭，大幅度减少了输出器件的功耗。
效率达90-95％都是可能的。
音频信号是用来调制PWM载波信号，其载波信号可以驱动输出器件，用最后的低通滤波器去除高频PWM载波频率。
1.3 D类功放中MOSFET的选择在功放中要达到高性能的关键因素是功率桥电路中的开关。
在开关过程中产生的功率损耗、死区时间和电压、电流瞬时毛刺等都应该尽可能的最小化来改善功放的性能。
因此，在这种功放中开关要做到低的电压降，快速的开关时间和低杂散电感。
由于MOSFET开关速度很快，对于这种功放它是你最好的选择。
它是一个多数载流子器件，相对于IGBT和BJT它的开关时间比较快，因而在功放中有比较好的效率和线性度。
而MOSFET的选择是基于功放规格而定。
因而，在选择器件以前要知道：输出功率和负载阻抗(如100W 8Ω)，功率电路拓扑(如半桥梁或全桥)，调制度(如89％—90％)。
1.3.1 MOSFET中的功率损耗功率开关中的损失在AB线性功放和D类功放之间是截然不同的。
首先看一下在线性AB功放中的损耗,其损耗可以定义如下：K是母线电压与输出电压的比率。
对于线性功放功率器件损耗，可以简化成下面的公式：需要说明的是AB功放功率损耗与输出器件参数无关。
D类功放的损失，在输出器件中的全部损耗如下：Ptotal=Psw+Pcond+PgdPsw是开关损耗Pcond是导通损耗，Pgd是栅极驱动损耗从上式可看于D类功放的输出损耗是根据器件的参数来定的,即基于Qg(栅极电荷)，Rds(on)(静态漏源通态电阻)，Coss(MOSFET的输出电容)和tf(MOSFET下降时间)，所以减少D类功放损耗应有效选择器件，1.4 半桥和全桥结构拓扑的对比和普通的AB类功放相似，D类功放可以归类成两种拓扑，分别是半桥和全桥结构。
每种拓扑都各有利弊。
简而言之，半桥简单，而全桥在音频性能上更好一些，全桥拓扑需要两个半桥功放，这样，就需要更多的元器件。
尽管如此，桥拓扑的固有差分输出结构可以消除谐波失真和直流偏置，就像在AB功放中一样。
一个全桥拓扑允许用更好的PWM调制方案，比如量化几乎没有错误的三水平PWM方案。
在半桥拓扑中，电源面临从功放返回来的能量而导致严重的母线电压波动，特别是当功放输出低频信号到负载时。
能量回流到电源是D类功放的一个基本特性。
在全桥中的一个臂倾向于消耗另一个臂的能量。
所以就没有可以回流的能量1.5 失真和噪音产生:一个理想的D类功放没有失真，在可听波段没有噪音且效率足100％。
然而，实际的D类功放并不完美并且会有失真和噪音。
其不完美是由于D类功放产生的失真开关波形造成的。
原因是：*从调制器到开关级由于分辨率限制和时间抖动而导致的PWM信号中的非线性。
*加在栅极驱动上的时间误差，如死区时间，开通关断时间，上升下降时间。
*开关器件上的不必要特征，比如限定电阻，限定开关速度或体二极管特征。