BJT与MOSFET简介ppt课件
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33
Ptot:Total power dissipation(容许损耗功率)
Different package has different power dissipation capability. Designer has to calculate the Ptot and choose the suitable package of MOSFET. Ex. PH3330L: 62.5W(LF-PAK) Ptot=(TJ-TC)/RthJC
150-25 2
TJ: Junction temperature TC: Mounting base temperature
34
Rds(on):Drain-source on-state resistance Rds(on) is key parameter of power loss. Designer choose the lower value of Rds(on) is better. In the VRM low side MOSFET, because of the longer turn on duty cycle, use the lower Rds(on) MOSFET can reduce the temperature as well. Qgd:gate-drain (Miller) charge Qgd can affect the rise time and fall time. If the rise and fall time too long, it means more power lost.
VGS控制沟道宽窄
增强型MOS管
0V 窄 VGS=VT（开启电压) 反型层
+宽
23
2、沟道变形
VDS的 控制
0 电位梯度 楔形沟道
作用
预夹断
+
24
特性曲线 VCCS！
1、转移特性曲线 ID=f(VGS)VDS=const
2、输出特性曲线
ID=f(VDS)VGS=const
三区： 可变电阻区（饱和区） 恒流区（放大区） 夹断区（截止区）
≈ ，≈
②特征频率fT
当 下降到1时所对应的频率
16
(3)极限参数 ①ICM
IC上升时 会下降， 下降到线性放大区
值的70％时所允许的 电流。
②PCM 超过此值会使管子性能变坏或烧毁。
PCM= ICVCB≈ICVCE
17
③反向击穿电压（V(BR)XXO） 1.V(BR)CBO 发射极开路时的 集电结击穿电压。 BR（Breakdown）
25V*0.8=20V >> 12V -> safe to use it. 25V*0.8=20V ~ 19V -> has the risk to use it. 30V*0.8=24V >> 19V -> safe to use it.
32
ID:Drain current
ID is the current to support load. Designer has to notice the ID capability will drop while the temperature is rising.
增强型MOS管
N沟道（导电通道）
D(Drain)为漏极，相当c G(Gate)为栅极，相当b S(Source)为源极，相当e
箭头：P N
21
2. 工作原理 与特性曲线
①特性曲线
1、转移特性曲线 ID=f(VGS)VDS=const
2、输出特性曲线 ID=f(VDS)VGS=const
22
②工作原理 1、开启沟道
25
另：N沟道耗尽型MOSFET
(a) 结构和符号
P沟道 NPN
N沟道 PNP
(b) 转移特性曲线
26
3. 主要参数
(1) 直流参数
① VT——开启电压
增强型
VGS VT 时，ID 0 ② IDSS——饱和漏极电流
耗尽型 VGS=0时所对应的ID ③ RGS——输入电阻
约109～1015Ω
27
三区偏置 特点：
曲线：如左图
饱和区 放大区 截止区
发射结
正偏 正偏 反偏
集电结
正偏 反偏 反偏
13
4. 参数
直流参数
分为三大类: 交流参数
极限参数
(1)直流参数
①电流放大系数
1.共射 ~
≈IC / IB vCE=const 2.共基 ~
≈IC/IE VCB=const
关系
= IC/IE= IB/1+ IB= /1+ ，或
= /1-
14
②极间反向饱和电流（温度稳定性） 1. ICBO (Open) 2. ICEO（穿透电流）
关系： ICEO=（1+ ）ICBO
15
(2)交流参数 ①交流电流放大系数
1.共射~ =IC/IBvCE=const 2.共基~ α=IC/IE VCB=const
当ICBO和ICEO很小时，O 3.V(BR)CEO
关系： V(BR)CBO＞V(BR)CEO＞V(BR) EBO
18
由PCM、 ICM和V(BR)CEO在输出特性曲线上可以
确定三区：
19
MOS管（ MOSFET ）简介
1 结构与符号 2 工作原理与特性曲线 3 主要参数
20
1. 结构与符号
MOS管又分为： 增强型 耗尽型
7
二、内部载流子的传输过程
忽略支流：
IE =IC+IB
IE
(1) 发射区
扩散 (2) 基区
漂移
(3) 集电区
IC
Je
Jc
正偏
复 合
反偏
IB
8
另外 还有支流 IEP 、ICBO
三、电流分配关系
IE =IC+IB
9
四、放大作用
电流放大(控制）作用
IC
I
B
(
I I
C B
)
三种组态
应用：共射电压放大 vi iB iC Rc vo vi
31
VDS:Drain – Source voltage
Designer needs to choose the VDS that can stand the voltage cross Drain and Source pin.
For example, the Vin of Mother Board or Server is 12V, so the high side MOSFET have to choose 25V VDS is enough. But, if the Vin of Notebook is 19V, than choose 30V VDS is more safe.
两节: Je,Jc
4
1. 结构与符号
二、符号
*Je箭头: P N 5
2. 工作原理
一、放大条件 二、内部载流子的传输过程 三、电流分配关系 四、放大作用
6
一、放大条件
内部条件？
三区掺杂不同！
外部条件： Je正偏， Jc反偏。
电位关系： 对NPN型：VC ＞ VB ＞ VE 对PNP型：VC ＜ VB ＜ VE
10
3. 特性曲线
共射接法 输入特性曲线—— iB=f(vBE) vCE=const 输出特性曲线——iC=f(vCE) iB=const
共射接法的电压-电流关系
11
(1) 输入特性曲线
方程： iB=f(vBE) vCE=const 曲线：如图
12
(2) 输出特性曲线
方程： iC=f(vCE) iB=const
35
Trr:Reverse recovery time 二极管可视为一种电容,放出累积的电荷量 Qrr,到中止的时间为Trr, 在此期间的二极 管为等效短路状态,因而产生大的功率损耗
二极管顺向电流流通后,师加电压逆转(从实线到虚线方向) 36
Ciss:input capacitance输入电容 Crss:reverse transfer capacitance反馈电容 Gate Resistance(Rg):gate resistance闸极输入电阻
BJT与MOSFET简介
1
三极管简介
1 结构与符号 2 工作原理 3 特性曲线 4 参数
2
三极管模型图
3
一、结构
两种类型:NPN和PNP
发射区
集电区
三极:
e(Emitter) ：发射极 b(Base） ：基极 c(Collector)：集电极
发射结(Je)
集电结(Jc)
基区
三区: e,b,c
特点:b区薄 e区搀杂多 c区面积大
(2) 交流参数
① gm ——低频跨导（VCCS）
• 反映VGS对ID的控制作用 • gm=ID/VGS VDS=const
(单位mS) (毫西门子)
gm可以在转 移特性曲线上求取，即曲线的斜率
(3) 安全参数
① UBRXX——反向击穿电压
XX：GS、DS
② PDM——最大漏极功耗
由PDM= VDS ID决定
28
N
沟
道
绝增 缘强 栅型
场
效 应
P 沟 道
管增
强
型
伏安特性曲线比较表
各类场效应三极管的特性曲线
29
N
沟
道
耗
绝尽 缘型
栅
场P
效沟
应 管
道 耗 尽
型
30
Key parameters of MOSFET
• VDS:Drain – Source voltage • ID:Drain current • Ptot:Total power dissipation • Rds(on):Drain-source on-state resistance • Qgd:gate-drain (Miller) charge • Gate Resistance(Rg):gate resistance • Trr:reverse recovery time • Ciss:input capacitance • Crss:reverse transfer capacitance
Ptot:Total power dissipation(容许损耗功率)
Different package has different power dissipation capability. Designer has to calculate the Ptot and choose the suitable package of MOSFET. Ex. PH3330L: 62.5W(LF-PAK) Ptot=(TJ-TC)/RthJC
150-25 2
TJ: Junction temperature TC: Mounting base temperature
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Rds(on):Drain-source on-state resistance Rds(on) is key parameter of power loss. Designer choose the lower value of Rds(on) is better. In the VRM low side MOSFET, because of the longer turn on duty cycle, use the lower Rds(on) MOSFET can reduce the temperature as well. Qgd:gate-drain (Miller) charge Qgd can affect the rise time and fall time. If the rise and fall time too long, it means more power lost.
VGS控制沟道宽窄
增强型MOS管
0V 窄 VGS=VT（开启电压) 反型层
+宽
23
2、沟道变形
VDS的 控制
0 电位梯度 楔形沟道
作用
预夹断
+
24
特性曲线 VCCS！
1、转移特性曲线 ID=f(VGS)VDS=const
2、输出特性曲线
ID=f(VDS)VGS=const
三区： 可变电阻区（饱和区） 恒流区（放大区） 夹断区（截止区）
≈ ，≈
②特征频率fT
当 下降到1时所对应的频率
16
(3)极限参数 ①ICM
IC上升时 会下降， 下降到线性放大区
值的70％时所允许的 电流。
②PCM 超过此值会使管子性能变坏或烧毁。
PCM= ICVCB≈ICVCE
17
③反向击穿电压（V(BR)XXO） 1.V(BR)CBO 发射极开路时的 集电结击穿电压。 BR（Breakdown）
25V*0.8=20V >> 12V -> safe to use it. 25V*0.8=20V ~ 19V -> has the risk to use it. 30V*0.8=24V >> 19V -> safe to use it.
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ID:Drain current
ID is the current to support load. Designer has to notice the ID capability will drop while the temperature is rising.
增强型MOS管
N沟道（导电通道）
D(Drain)为漏极，相当c G(Gate)为栅极，相当b S(Source)为源极，相当e
箭头：P N
21
2. 工作原理 与特性曲线
①特性曲线
1、转移特性曲线 ID=f(VGS)VDS=const
2、输出特性曲线 ID=f(VDS)VGS=const
22
②工作原理 1、开启沟道
25
另：N沟道耗尽型MOSFET
(a) 结构和符号
P沟道 NPN
N沟道 PNP
(b) 转移特性曲线
26
3. 主要参数
(1) 直流参数
① VT——开启电压
增强型
VGS VT 时，ID 0 ② IDSS——饱和漏极电流
耗尽型 VGS=0时所对应的ID ③ RGS——输入电阻
约109～1015Ω
27
三区偏置 特点：
曲线：如左图
饱和区 放大区 截止区
发射结
正偏 正偏 反偏
集电结
正偏 反偏 反偏
13
4. 参数
直流参数
分为三大类: 交流参数
极限参数
(1)直流参数
①电流放大系数
1.共射 ~
≈IC / IB vCE=const 2.共基 ~
≈IC/IE VCB=const
关系
= IC/IE= IB/1+ IB= /1+ ，或
= /1-
14
②极间反向饱和电流（温度稳定性） 1. ICBO (Open) 2. ICEO（穿透电流）
关系： ICEO=（1+ ）ICBO
15
(2)交流参数 ①交流电流放大系数
1.共射~ =IC/IBvCE=const 2.共基~ α=IC/IE VCB=const
当ICBO和ICEO很小时，O 3.V(BR)CEO
关系： V(BR)CBO＞V(BR)CEO＞V(BR) EBO
18
由PCM、 ICM和V(BR)CEO在输出特性曲线上可以
确定三区：
19
MOS管（ MOSFET ）简介
1 结构与符号 2 工作原理与特性曲线 3 主要参数
20
1. 结构与符号
MOS管又分为： 增强型 耗尽型
7
二、内部载流子的传输过程
忽略支流：
IE =IC+IB
IE
(1) 发射区
扩散 (2) 基区
漂移
(3) 集电区
IC
Je
Jc
正偏
复 合
反偏
IB
8
另外 还有支流 IEP 、ICBO
三、电流分配关系
IE =IC+IB
9
四、放大作用
电流放大(控制）作用
IC
I
B
(
I I
C B
)
三种组态
应用：共射电压放大 vi iB iC Rc vo vi
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VDS:Drain – Source voltage
Designer needs to choose the VDS that can stand the voltage cross Drain and Source pin.
For example, the Vin of Mother Board or Server is 12V, so the high side MOSFET have to choose 25V VDS is enough. But, if the Vin of Notebook is 19V, than choose 30V VDS is more safe.
两节: Je,Jc
4
1. 结构与符号
二、符号
*Je箭头: P N 5
2. 工作原理
一、放大条件 二、内部载流子的传输过程 三、电流分配关系 四、放大作用
6
一、放大条件
内部条件？
三区掺杂不同！
外部条件： Je正偏， Jc反偏。
电位关系： 对NPN型：VC ＞ VB ＞ VE 对PNP型：VC ＜ VB ＜ VE
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3. 特性曲线
共射接法 输入特性曲线—— iB=f(vBE) vCE=const 输出特性曲线——iC=f(vCE) iB=const
共射接法的电压-电流关系
11
(1) 输入特性曲线
方程： iB=f(vBE) vCE=const 曲线：如图
12
(2) 输出特性曲线
方程： iC=f(vCE) iB=const
35
Trr:Reverse recovery time 二极管可视为一种电容,放出累积的电荷量 Qrr,到中止的时间为Trr, 在此期间的二极 管为等效短路状态,因而产生大的功率损耗
二极管顺向电流流通后,师加电压逆转(从实线到虚线方向) 36
Ciss:input capacitance输入电容 Crss:reverse transfer capacitance反馈电容 Gate Resistance(Rg):gate resistance闸极输入电阻
BJT与MOSFET简介
1
三极管简介
1 结构与符号 2 工作原理 3 特性曲线 4 参数
2
三极管模型图
3
一、结构
两种类型:NPN和PNP
发射区
集电区
三极:
e(Emitter) ：发射极 b(Base） ：基极 c(Collector)：集电极
发射结(Je)
集电结(Jc)
基区
三区: e,b,c
特点:b区薄 e区搀杂多 c区面积大
(2) 交流参数
① gm ——低频跨导（VCCS）
• 反映VGS对ID的控制作用 • gm=ID/VGS VDS=const
(单位mS) (毫西门子)
gm可以在转 移特性曲线上求取，即曲线的斜率
(3) 安全参数
① UBRXX——反向击穿电压
XX：GS、DS
② PDM——最大漏极功耗
由PDM= VDS ID决定
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N
沟
道
绝增 缘强 栅型
场
效 应
P 沟 道
管增
强
型
伏安特性曲线比较表
各类场效应三极管的特性曲线
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N
沟
道
耗
绝尽 缘型
栅
场P
效沟
应 管
道 耗 尽
型
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Key parameters of MOSFET
• VDS:Drain – Source voltage • ID:Drain current • Ptot:Total power dissipation • Rds(on):Drain-source on-state resistance • Qgd:gate-drain (Miller) charge • Gate Resistance(Rg):gate resistance • Trr:reverse recovery time • Ciss:input capacitance • Crss:reverse transfer capacitance