功率场效应晶体管(MOSFET)基本知识
MOSFET基本原理
Ｐrinｃiｐle of MOSFET功率场效应管(Pｏwｅr MOＳFET)也叫电力场效应晶体管,就是一种单极型得电压控制器件,不但有自关断能力,而且有驱动功率小,开关速度高、无二次击穿、安全工作区宽等特点。
由于其易于驱动与开关频率可高达５0０kHz,特别适于高频化电力电子装置,如应用于ＤC／DC变换、开关电源、便携式电子设备、航空航天以及汽车等电子电器设备中、但因为其电流、热容量小,耐压低,一般只适用于小功率电力电子装置。
一、电力场效应管得结构与工作原理电力场效应晶体管种类与结构有许多种,按导电沟道可分为P沟道与N沟道,同时又有耗尽型与增强型之分。
在电力电子装置中,主要应用N沟道增强型、电力场效应晶体管导电机理与小功率绝缘栅MＯS管相同,但结构有很大区别、小功率绝缘栅MOS管就是一次扩散形成得器件,导电沟道平行于芯片表面,横向导电。
电力场效应晶体管大多采用垂直导电结构,提高了器件得耐电压与耐电流得能力。
按垂直导电结构得不同,又可分为2种:Ｖ形槽VVMOSFEＴ与双扩散ＶＤMＯSFET。
电力场效应晶体管采用多单元集成结构,一个器件由成千上万个小得MOSFET组成。
N沟道增强型双扩散电力场效应晶体管一个单元得部面图,如图1(a)所示。
电气符号,如图１(b)所示。
电力场效应晶体管有3个端子:漏极D、源极S与栅极G。
当漏极接电源正,源极接电源负时,栅极与源极之间电压为0,沟道不导电,管子处于截止。
如果在栅极与源极之间加一正向电压U GS,并且使UＧS大于或等于管子得开启电压U T,则管子开通,在漏、源极间流过电流I D。
U GS超过U T越大,导电能力越强,漏极电流越大。
二、电力场效应管得静态特性与主要参数Pｏwer ＭＯSFEＴ静态特性主要指输出特性与转移特性,与静态特性对应得主要参数有漏极击穿电压、漏极额定电压、漏极额定电流与栅极开启电压等。
{{分页｝｝1、静态特性(1) 输出特性输出特性即就是漏极得伏安特性。
MOSFET基础知识介绍
MOSFET基础知识介绍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，用于在电子电路中控制电流的流动。
它由金属氧化物半导体结构组成，具有高输入阻抗、低功耗和高电压承受能力等优点，因此在各种应用中广泛使用。
MOSFET的结构包括有源区、漏源区、栅极和绝缘层等部分。
有源区通常由P型半导体材料组成，而漏源区则是N型或P型半导体材料。
两个区域之间的绝缘层是一个非导电的氧化物层，通常是二氧化硅。
栅极是一个金属或多晶硅的电极，用于控制电流的流动。
MOSFET的工作原理基于栅极电压的控制。
当栅极电压为零或低于临界电压时，MOSFET处于截止状态，无法通过电流。
当栅极电压高于临界电压时，介质中的电场会引起有源区附近的载流子（电子或空穴）移动，形成导电路径。
这时，MOSFET处于饱和状态，可以通过电流。
MOSFET有两种常用的工作模式，分别是增强型和耗尽型。
在增强型MOSFET中，栅极电压高于临界电压时，会导致有源区中的载流子浓度增加，从而提高电流的导电能力。
而在耗尽型MOSFET中，栅极电压低于临界电压时，会减少有源区中的载流子浓度，从而减小电流的导电能力。
另一个重要的参数是漏极漏电流。
当MOSFET处于截止状态时，理想情况下应该没有电流通过，但实际上会存在微小的漏电流。
漏极漏电流越小，MOSFET的性能越好。
MOSFET还有一些特殊类型，例如增压型MOSFET和均衡型MOSFET。
增压型MOSFET通过增加外加电压来提高导电能力。
均衡型MOSFET则可以在两个有源区之间实现均衡的电流分布，以提高功率放大器的线性度。
MOSFET在各种应用中都有重要的作用。
在数字电路中，MOSFET可以作为开关使用，用于控制逻辑门和存储器等器件的操作。
在模拟电路中，MOSFET可以作为放大器使用，用于控制电压和电流的变化。
此外，MOSFET还常用于功率放大器、电源和开关模式电源等领域。
总而言之，MOSFET是一种重要的半导体器件，具有高输入阻抗、低功耗和高电压承受能力等优点。
场效应管的基础知识
场效应管的基础学问英文名称：MOSFET （简写：MOS ）中文名称：功率场效应晶体管（简称：场效应管）场效应晶体管简称场效应管，它是由半导体材料构成的。
与一般双极型相比，场效应管具有许多特点。
场效应管是一种单极型半导体（内部只有一种载流子一多子）分四类：N沟通增加型；P沟通增加型;N沟通耗尽型；P沟通耗尽型。
增加型MOS管的特性曲线场效应管有四个电极，栅极G、漏极D、源极S和衬底B ,通常字内部将衬底B与源极S相连。
这样，场效应管在外型上是一个三端电路元件场效管是一种压控电流源器件，即流入的漏极电流ID栅源电压UGS掌握。
1、转移特性曲线:应留意：①转移特性曲线反映掌握电压VGS与电流ID之间的关系。
②当VGS很小时,ID基本为零，管子截止;当VGS大于某一个电压VTN时ID随VGS的变化而变化，VTN称为开启电压，约为2V0③无论是在VGS2、输出特性曲线：输出特性是在给顶VGS的条件下，ID与VDS之间的关系。
可分三个区域。
①夹断区：VGS②可变电阻区：VGS>VTN且VDS值较小。
VGS值越大，则曲线越陡，D、S极之间的等效电阻RDS值就越小。
③恒流区：VGS>VTN且VDS值较大。
这时ID只取于VGS ,而与VDS无关。
3、MOS管开关条件和特点：管型状态,N-MOS , P-MOS特点截止VTN , RDS特别大，相当与开关断开导通VGS2VTN , VGS<VTN , RON很小，相当于开关闭合4、MOS场效应管的主要参数①直流参数a、开启电压VTN ,当VGS>UTN时，增加型NMOS管通道。
b、输入电阻RGS , 一般RGS值为109〜1012。
高值②极限参数最大漏极电流IDSM击穿电压V(RB)GS , V(RB)DS最大允许耗散功率PDSM5、场效应的电极判别用RxlK挡，将黑表笔接管子的一个电极，用红表笔分别接此外两个电极，如两次测得的结果阻值都很小，则黑表笔所接的电极就是栅极(G),此外两极为源(S)、漏(D)极，而且是N型沟场效应管。
功率场效应晶体管(MOSFET)基本知识.
功率场效应晶体管(MOSFET)基本知识功率场效应管(Power MOSFET)也叫电力场效应晶体管，是一种单极型的电压控制器件，不但有自关断能力,而且有驱动功率小,开关速度高、无二次击穿、安全工作区宽等特点。
由于其易于驱动和开关频率可高达500kHz，特别适于高频化电力电子装置，如应用于DC/DC变换、开关电源、便携式电子设备、航空航天以及汽车等电子电器设备中。
但因为其电流、热容量小，耐压低，一般只适用于小功率电力电子装置。
一、电力场效应管的结构和工作原理电力场效应晶体管种类和结构有许多种，按导电沟道可分为P沟道和N沟道，同时又有耗尽型和增强型之分。
在电力电子装置中，主要应用N沟道增强型。
电力场效应晶体管导电机理与小功率绝缘栅MOS管相同，但结构有很大区别。
小功率绝缘栅MOS管是一次扩散形成的器件，导电沟道平行于芯片表面，横向导电。
电力场效应晶体管大多采用垂直导电结构，提高了器件的耐电压和耐电流的能力。
按垂直导电结构的不同，又可分为2种：V形槽VVMOSFET和双扩散VDMOSFET。
电力场效应晶体管采用多单元集成结构，一个器件由成千上万个小的MOSFET组成。
N沟道增强型双扩散电力场效应晶体管一个单元的部面图，如图1(a)所示。
电气符号，如图1(b)所示。
电力场效应晶体管有3个端子：漏极D、源极S和栅极G。
当漏极接电源正，源极接电源负时，栅极和源极之间电压为0，沟道不导电，管子处于截止。
如果在栅极和源极之间加一正向电压UGS，并且使UGS大于或等于管子的开启电压UT，则管子开通，在漏、源极间流过电流ID。
UGS超过UT越大，导电能力越强，漏极电流越大。
二、电力场效应管的静态特性和主要参数Power MOSFET静态特性主要指输出特性和转移特性，与静态特性对应的主要参数有漏极击穿电压、漏极额定电压、漏极额定电流和栅极开启电压等。
1、静态特性（1）输出特性输出特性即是漏极的伏安特性。
特性曲线，如图2(b)所示。
功率 MOSFET(Power MOSFET)的基本知识
功率MOSFET(Power MOSFET)的基本知识自1976年开发出功率MOSFET以来，由于半导体工艺技术的发展，它的性能不断提高：如高压功率MOSFET其工作电压可达1000V；低导通电阻MOSFET其阻值仅lOmΩ；工作频率范围从直流到达数兆赫；保护措施越来越完善；并开发出各种贴片式功率MOSFET(如Siliconix最近开发的厚度为1.5mm“Little Foot系列)。
另外，价格也不断降低，使应用越来越广泛，不少地方取代双极型晶体管。
功率MOSFET主要用于计算机外设(软、硬驱动器、打印机、绘图机)、电源(AC／DC变换器、DC／DC变换器)、汽车电子、音响电路及仪器、仪表等领域。
本文将介绍功率MOSFET的结构、工作原理及基本工作电路。
什么是MOSFET“MOSFET”是英文MetalOxide Semicoductor Field Effect Transistor的缩写，译成中文是“金属氧化物半导体场效应管”。
它是由金属、氧化物(SiO2或SiN)及半导体三种材料制成的器件。
所谓功率MOSFET(Power MOSFET)是指它能输出较大的工作电流(几安到几十安)，用于功率输出级的器件。
MOSFET的结构图1是典型平面N沟道增强型MOSFET的剖面图。
它用一块P型硅半导体材料作衬底(图la)，在其面上扩散了两个N型区(图lb)，再在上面覆盖一层二氧化硅(SiQ2)绝缘层(图lc)，最后在N区上方用腐蚀的方法做成两个孔，用金属化的方法分别在绝缘层上及两个孔内做成三个电极：G(栅极)、S(源极)及D(漏极)，如图1d所示。
从图1中可以看出栅极G与漏极D及源极S是绝缘的，D与S之间有两个PN结。
一般情况下，衬底与源极在内部连接在一起。
图1是N沟道增强型MOSFET的基本结构图。
为了改善某些参数的特性，如提高工作电流、提高工作电压、降低导通电阻、提高开关特性等有不同的结构及工艺，构成所谓VMOS、DMOS、TMOS 等结构。
功率场效应晶体管原理
功率场效应晶体管原理功率MOSFET与普通MOSFET的最大区别在于其设计和制造可以承受更高的电压和电流负载。
其基本的结构包括源极(S)，漏极(D)和栅极(G)。
源极和漏极之间的电流是MOSFET的输出电流，而栅极和源极之间的电压控制源漏电流的大小。
MOSFET工作在三种主要工作区域：截止区、线性放大区和饱和区。
在截止区，栅极电压低于阈值电压，MOSFET处于关闭状态，源漏电流非常小。
在饱和区，栅极电压超过阈值电压，栅极电压和源极电压之差决定了源漏电流的大小。
在线性放大区，栅极电压介于阈值电压和源极电压之间，此时源漏电流与栅极电压之间存在线性关系。
功率MOSFET的主要特点是其高输入阻抗和快速的开关速度，这使得它可以在高频率下工作。
其高输入阻抗可以减少功率消耗，同时提高电路的灵敏度和稳定性。
功率MOSFET还具有低开关损耗、低噪声、低电压驱动和较高的有源功率效率等特点，使得它成为高效能源的理想选择。
功率MOSFET的栅极结构通常采用金属栅极，其底栅氧化物薄膜上有一层薄的金属栅极，在氧化物上面涂有一层薄的金属保护层，用来保护栅极免受环境中的损害。
金属栅极能够提供更好的电流传导，有助于提高开关速度和功率特性。
在实际应用中，功率MOSFET常常工作在开关模式下。
当栅极电压高于阈值电压时，MOSFET处于导通状态，通常称为开关开启。
这时，源极和漏极之间的电流大幅增加，MOSFET将承担电路的负载。
当栅极电压低于阈值电压时，MOSFET处于关闭状态，通常称为开关关闭。
这时，源极和漏极之间的电流非常小，MOSFET不再承担负载。
功率MOSFET主要有N沟道型和P沟道型两种类型。
在N沟道型中，源漏电流由负电压控制，栅极与源极之间施加正电压，MOSFET导通。
在P 沟道型中，源漏电流由正电压控制，栅极与源极之间施加负电压，MOSFET 导通。
根据具体需求，选择合适的MOSFET类型来满足电路要求。
总而言之，功率场效应晶体管(MOSFET)是一种非常重要的电子器件，广泛应用于各类电子设备。
MOS管初级入门详解MOSFET
MOS管初级⼊门详解MOSFETMOS管初级⼊门详解功率场效应晶体管MOSFET1.概述MOSFET的原意是：MOS（MetalOxideSemiconductor⾦属氧化物半导体），FET （FieldEffectTransistor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（MetalOxideSemiconductorFET）,简称功率MOSFET （PowerMOSFET）。
结型功率场效应晶体管⼀般称作静电感应晶体管（StaticInductionTransistor——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.功率场效应晶体管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 （VerticalMOSFET），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（VerticalDouble-diffusedMOSFET），本⽂主要以VDMOS器件为例进⾏讨论。
功率晶体管
功率晶体管功率晶体管是一种高压、高电流、高功率的电子元件。
它是一种半导体器件，能够将小信号控制大电流，被广泛应用于各种电力电子设备中，如变频器、电源、电机驱动器等。
本文将从功率晶体管的原理、结构、工作特性以及应用领域等方面进行介绍。
一、功率晶体管的原理功率晶体管（Power MOSFET）是一种基于金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的半导体器件。
与普通MOSFET相比，功率晶体管主要区别在于其耐压、耐电流、导通损耗等方面更为优越。
功率晶体管的核心部件是PN结，其结构如图1所示。
图1：功率晶体管结构示意图PN结是由P型半导体和N型半导体组成的结构，它是功率晶体管的主要控制部件。
PN结的导通与截止是通过场效应晶体管的栅电压来控制的。
栅极上的正向偏置电压会使得栅源之间形成一个电场，这个电场会影响PN结的导通与截止。
当栅极电压为零或负电压时，PN结截止，功率晶体管处于关闭状态，不导电；当栅极电压为正电压时，PN结导通，功率晶体管处于导通状态，可以通过电流。
二、功率晶体管的结构功率晶体管的结构主要包括栅极、漏极、源极、衬底等部分。
其中，源极和漏极是功率晶体管的输出端和输入端，栅极则是功率晶体管的控制端。
衬底则是功率晶体管的基底，通常与源极相连，用于固定源极电位。
功率晶体管的结构示意图如图2所示。
图2：功率晶体管结构示意图三、功率晶体管的工作特性功率晶体管的工作特性主要包括导通电阻、开关速度、漏电流等。
其中，导通电阻是功率晶体管的重要指标，它决定了功率晶体管的导通损耗。
开关速度则决定了功率晶体管的开关频率，漏电流则影响功率晶体管的工作温度和可靠性。
1.导通电阻功率晶体管的导通电阻主要由PN结的电阻、漏极电阻和接触电阻等组成。
其中，PN结的电阻和漏极电阻是功率晶体管的主要导通电阻。
为了降低功率晶体管的导通电阻，可以采用优化材料、优化结构和优化工艺等措施。
2.开关速度功率晶体管的开关速度主要由栅电容、栅电阻、栅驱动电路等因素决定。
功率MOSFET的介绍
功率MOSFET的介绍功率 MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）是一种常用的功率开关器件，适用于各种高频和高电压开关电路中。
它是一种基于MOSFET技术的强大的半导体器件，能够在高电压和高电流条件下进行可靠的开关。
本文将对功率 MOSFET 进行详细介绍。
功率MOSFET是一种特殊的金属氧化物半导体场效应晶体管，其主要特点是具有低导通电阻和高击穿电压。
它的主要结构由N型或P型衬底、金属氧化物介质层、栅极、漏极和源极等组成。
在正常工作时，栅极电压通过氧化物层控制通道的导通状态，并影响漏极电流的大小。
功率MOSFET有两种类型：N沟道MOSFET和P沟道MOSFET。
N沟道MOSFET中，衬底为P型，控制栅极电压为正电压时，沿着N型沟道方向，电子从源极流向漏极，形成导通。
对于P沟道MOSFET来说，衬底为N型，控制栅极电压为负电压时，沿着P型沟道方向，空乏区消失，形成导通。
1.低导通电阻：功率MOSFET的导通电阻非常低，可达到几个毫欧姆，这意味着非常小的功率损耗和低热量产生。
2.高击穿电压：功率MOSFET可以工作在较高的电压范围内，从几十伏到几千伏都有。
这使得它非常适合在高压和高电流环境下使用。
3.快速开关速度：功率MOSFET能够实现非常快速的开关速度，这对于高频率应用非常重要。
它不仅能够提高开关效率，还能够减少电路的响应时间。
4.良好的热特性：功率MOSFET在高功率应用中通常会产生大量的热量。
因此，它需要具有良好的散热性能，以确保设备的稳定性和可靠性。
5.可靠性和耐久性：功率MOSFET能够长时间工作在高温和高电流条件下而不损坏。
这是由于其设计和材料的优化，使其具有较高的可靠性和耐久性。
虽然功率MOSFET在各种应用中都具有重要作用，但同时也有一些限制。
例如，功率MOSFET的成本通常较高，故在一些低功率应用中往往会选择其他更经济的晶体管。
功率mosfet应用与解析功率mosfet基础
功率mosfet应用与解析功率mosfet基础功率MOSFET（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）是一种半导体器件，广泛应用于各种电子设备中，特别是在高电压、大电流的应用场景下。
功率MOSFET具有低功耗、高效率、高可靠性等优点，因此在能源转换、电机控制、电源供应等领域得到广泛应用。
功率MOSFET的基本结构是由金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）发展而来，其核心是一个由金属、氧化物和半导体组成的平面结构。
在MOSFET中，金属层作为栅极，氧化层作为绝缘层，半导体层作为源极和漏极。
当在源极和漏极之间加上电压时，电流会在半导体中流动。
而当在栅极上施加电压时，它可以控制半导体中的电流流动，从而实现电压的放大或者开关控制。
功率MOSFET的主要应用是作为电源开关和控制电路。
由于其快速的开关速度和高效的能量转换能力，功率MOSFET广泛应用于不间断电源（UPS）、开关电源、逆变器、电机控制器等设备中。
通过控制功率MOSFET的开关状态，可以实现电压的快速切换和能量的高效转换。
对于功率MOSFET的基础解析，需要了解其工作原理、特性参数和应用领域。
在工作原理方面，要了解MOSFET的基本结构和工作原理，包括栅极控制、半导体导电机制等。
在特性参数方面，需要了解其电压、电流、频率、功耗等参数，以及温度特性、安全工作区等。
在应用领域方面，要了解功率MOSFET在不同领域的应用特点和适用条件，包括电力电子装置、电机控制、电源供应等。
总之，功率MOSFET作为一种重要的半导体器件，其应用前景广泛。
掌握功率MOSFET的基本知识及应用特点，有助于更好地理解其在电子设备和系统中的应用。
如需更专业、深入的学习和应用建议，可查阅电子工程相关书籍或文献或咨询相关资深工程师。
功率MOSFET知识介绍
什么是功率MOSFET？我们都懂得如何利用二极管来实现开关，但是，我们只能对其进行开关操作，而不能逐渐控制信号流。
此外，二极管作为开关取决于信号流的方向；我们不能对其编程以通过或屏蔽一个信号。
对于诸如“流控制”或可编程开关之类的应用，我们需要一种三端器件和双极型三极管。
我们都听说过Bardeen & Brattain，是他们偶然之间发明了三极管，就像许多其它伟大的发现一样。
结构上，它由两个背靠背的结实现(这不是一笔大交易，早在Bardeen之前，我们可能就是采用相同的结构实现了共阴极)，但是，在功能上它是完全不同的器件，就像一个控制发射极电流流动的“龙头”—操作龙头的“手”就是基极电流。
双极型三极管因此就是电流受控的器件。
场效应三极管(FET)尽管结构上不同，但是，提供相同的“龙头”功能。
差异在于：FET是电压受控器件；你不需要基极电流，而是要用电压实施电流控制。
双极型三极管诞生于1947年，不久之后一对杰出的父子Shockley和Pearson就发明了(至少是概念)FET。
为了与较早出现的双极型“孪生兄弟”相区别，FET 的三个电极分别被称为漏极、栅极和源极，对应的三极管的三个电极分别是集电极、基极和发射极。
FET 有两个主要变种，它们针对不同类型的应用做了最优化。
JFET(结型FET)被用于小信号处理，而MOSFET(金属氧化物半导体FET)主要被用于线性或开关电源应用。
他们为什么要发明功率MOSFET？当把双极型三极管按照比例提高到功率应用的时候，它显露出一些恼人的局限性。
确实，你仍然可以在洗衣机、空调机和电冰箱中找到它们的踪影，但是，对我们这些能够忍受一定程度的家用电器低效能的一般消费者来说，这些应用都是低功率应用。
在一些UPS、电机控制或焊接机器人中仍然采用双极型三极管，但是，它们的用途实际上被限制到小于10KHz的应用，并且在整体效率成为关键参数的技术前沿应用中，它们正加速退出。
MOSFET基本原理
Principle of MOSFET功率场效应管(Power MOSFET)也叫电力场效应晶体管，是一种单极型的电压控制器件，不但有自关断能力,而且有驱动功率小,开关速度高、无二次击穿、安全工作区宽等特点。
由于其易于驱动和开关频率可高达500kHz，特别适于高频化电力电子装置，如应用于DC/DC变换、开关电源、便携式电子设备、航空航天以及汽车等电子电器设备中。
但因为其电流、热容量小，耐压低，一般只适用于小功率电力电子装置。
一、电力场效应管的结构和工作原理电力场效应晶体管种类和结构有许多种，按导电沟道可分为P沟道和N沟道，同时又有耗尽型和增强型之分。
在电力电子装置中，主要应用N沟道增强型。
电力场效应晶体管导电机理与小功率绝缘栅MOS管相同，但结构有很大区别。
小功率绝缘栅MOS管是一次扩散形成的器件，导电沟道平行于芯片表面，横向导电。
电力场效应晶体管大多采用垂直导电结构，提高了器件的耐电压和耐电流的能力。
按垂直导电结构的不同，又可分为2种：V形槽VVMOSFET和双扩散VDMOSFET。
电力场效应晶体管采用多单元集成结构，一个器件由成千上万个小的MOSFET组成。
N沟道增强型双扩散电力场效应晶体管一个单元的部面图，如图1(a)所示。
电气符号，如图1(b)所示。
电力场效应晶体管有3个端子：漏极D、源极S和栅极G。
当漏极接电源正，源极接电源负时，栅极和源极之间电压为0，沟道不导电，管子处于截止。
如果在栅极和源极之间加一正向电压U GS，并且使U GS大于或等于管子的开启电压U T，则管子开通，在漏、源极间流过电流I D。
U GS超过U T越大，导电能力越强，漏极电流越大。
二、电力场效应管的静态特性和主要参数Power MOSFET静态特性主要指输出特性和转移特性，与静态特性对应的主要参数有漏极击穿电压、漏极额定电压、漏极额定电流和栅极开启电压等。
{{分页}}1、静态特性（1）输出特性输出特性即是漏极的伏安特性。
功率场效应晶体管(MOSFET)的工作原理、特性及主要参数
功率场效应晶体管（MOSFET）的工作原理、特性及主要参数功率场效应晶体管（Power Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET）。
其特点是：属于电压型全控器件、栅极静态内阻极高（109Ω）、驱动功率很小、工作频率高、热稳定性好、无二次击穿、安全工作区宽等；但MOSFET的电流容量小、耐压低、功率不易做得过大，常用于中、小功率开关电路中。
MOSFET的结构和工作原理1.MOSFET的结构MOSFET和小功率MOS管导电机理相同，但在结构上有较大的区别。
小功率MOS管是一次扩散形成的器件，其栅极G、源极S和漏极D在芯片的同一侧。
而MOSFET主要采用立式结构，其3个外引电极与小功率MOS管相同，为栅极G、源极S和漏极D，但不在芯片的同一侧。
MOSFET的导电沟道分为N沟道和P沟道，栅偏压为零时漏源极之间就存在导电沟道的称为耗尽型，栅偏压大于零（N沟道）才存在导电沟道的称为增强型。
MOSFET的电气符号如图1所示，图1（a）表示N沟道MOSFET，电子流出源极；图1（b）表示P沟道MOSFET，空穴流出源极。
从结构上看，MOSFET还含有一个由S极下的P区和D极下的N区形成的寄生二极管，该寄生二极管的阳极和阴极就是MOSFET的S极和D极，它是与MOSFET不可分割的整体，使MOSFET无反向阻断能力。
图1中所示的虚线部分为寄生二极管。
图1 MOSFET的电气符号2.MOSFET的工作原理（1）当栅源电压uGS=0时，栅极下的P型区表面呈现空穴堆积状态，不可能出现反型层，无法沟通漏源极。
此时，即使在漏源极之间施加电压，MOS管也不会导通。
MOSFET结构示意图如图2（a）所示。
图2 MOSFET结构示意图（2）当栅源电压uGS＞0且不够充分时，栅极下面的P型区表面呈现耗尽状态，还是无法沟通漏源极，此时MOS管仍保持关断状态，如图2（b）所示。
电力电子半导体器件(MOSFET)解读
2．隔离驱动电路：电磁隔离，光电隔离；
３．实用驱动电路及保护电路
种类很多：正反馈型，窄脉冲自保护型，高速关断型； 常用，如双PNP管驱动电路；
保护电路：采样漏极电压，与控制脉冲比较，实现保护。 SBD
过流检测
双绞线
三、MOSFET并联： 具有正温度系数沟道电阻，并联时可利用这一特性均流。 一般，静态电流均衡问题不大，关键是动态电流均衡分配，
3．影响开关时间的因素：
①极间电容；
②寄生电感； ③VDS电压； ④ID电流； ⑤ 驱动源参数（内阻）
4．dv/dt对MOSFET动态性能影响 ①静态dv/dt：会引起MOSFET栅极电压变 化，导致错误开通。在栅源间并联电阻， 可防止误开通。 ②动态dv/dt：回路中电感在MOSFET关 断时，引起动态dv/dt；工作频率越高， 负载等效电感越大，器件同时承受大的 漏极电流和高漏极电压，将导致器件损 坏。 加吸收回路，减小引线长度，采用谐 振型电路，可抑制dv/dt
如：开通、关断、窄脉冲下的峰值电流。
解决方法： ①选择器件，参数尽量一致；gm VT Ron
②并联MOSFET各栅极用电阻分开；串入电阻大于栅极电阻。 ③栅极引线设置磁珠，形成阻尼环节。
④漏极间接入几百PF电容，改变耦合相位关系
⑤源极引入适当电感 ⑥ 精心布局，器件对称，连线长度相同，驱动线双绞、等长。
六、MOSFET与GTR比较
§5.3 栅极驱动和保护
一、栅极驱动特性 与GTR相比，驱动功率小，电路简单。
1．理想栅极驱动电路：要求电路简单，快速，具有保护功能。
栅极为容性网络，驱动源输出电阻直接影响开关速度。
Ron，Roff输出电阻 正电压开通 负电压关断
2．驱动特性
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，
功率场效应晶体管(MOSFET)基本知识.
功率场效应晶体管(MOSFET基本知识功率场效应管(Power MOSFET)也叫电力场效应晶体管，是一种单极型的电压控制器件，不但有自关断能力，而且有驱动功率小，开关速度高、无二次击穿、安全工作区宽等特点。
由于其易于驱动和开关频率可咼达500kHz，特别适于咼频化电力电子装置，如应用于DC/DC变换、开关电源、便携式电子设备、航空航天以及汽车等电子电器设备中。
但因为其电流、热容量小，耐压低，一般只适用于小功率电力电子装置。
一、电力场效应管的结构和工作原理电力场效应晶体管种类和结构有许多种，按导电沟道可分为P沟道和N沟道，同时又有耗尽型和增强型之分。
在电力电子装置中，主要应用N沟道增强型。
电力场效应晶体管导电机理与小功率绝缘栅MOS管相同，但结构有很大区别。
小功率绝缘栅MOS管是一次扩散形成的器件，导电沟道平行于芯片表面，横向导电。
电力场效应晶体管大多采用垂直导电结构，提高了器件的耐电压和耐电流的能力。
按垂直导电结构的不同，又可分为2种：V形槽VVMOSFET和双扩散VDMOSFET。
电力场效应晶体管采用多单元集成结构，一个器件由成千上万个小的MOSFET 组成。
N沟道增强型双扩散电力场效应晶体管一个单元的部面图，如图1(a)所示。
电气符号，如图1(b)所示。
r # /(b)电吒粹号图I Power MOSFET的结构和电气符号电力场效应晶体管有3个端子：漏极D、源极S和栅极G。
当漏极接电源正, 源极接电源负时，栅极和源极之间电压为0，沟道不导电，管子处于截止。
如果在栅极和源极之间加一正向电压UGS，并且使UGS大于或等于管子的开启电压UT，贝U 管子开通，在漏、源极间流过电流ID。
UGS超过UT越大，导电能力越强，漏极电流越大。
二、电力场效应管的静态特性和主要参数Power MOSFET静态特性主要指输出特性和转移特性，与静态特性对应的主要参数有漏极击穿电压、漏极额定电压、漏极额定电流和栅极开启电压等。
功率场效应晶体管
功率场效应晶体管功率场效应晶体管（Power MOSFET）是一种广泛应用于功率放大、开关控制等领域的半导体器件。
它具有高电压、高电流、低驻态功耗等优点，因此在现代电子设备中被广泛应用。
本文将介绍功率场效应晶体管的结构、工作原理以及应用领域。
功率场效应晶体管的结构一般由沟道、栅极、漏极和源极四部分组成。
其中，沟道是主要的电流通道，栅极用于控制沟道的导电性，漏极和源极则分别连接外部电路，是电流的输入和输出端口。
功率场效应晶体管通过对栅极施加电压，控制沟道的导电性，从而实现对电流的调节。
功率场效应晶体管的工作原理基于场效应。
当在栅极和源极之间施加一定电压时，形成的电场会改变沟道的导电性，从而控制漏极和源极之间的电流。
当栅极和源极之间的电压为零时，晶体管处于截止状态，电流无法通过；当栅极和源极之间的电压增大时，沟道导电性增强，电流开始通过。
因此，功率场效应晶体管可以实现在不同电压下对电流的精确控制。
功率场效应晶体管在电子领域有着广泛的应用，其中最常见的是功率放大和开关控制。
在功率放大中，晶体管可以放大输入信号的功率，从而驱动输出装置工作。
在开关控制中，晶体管可以实现高效的电源开关，用于控制电路的通断。
此外，功率场效应晶体管还广泛应用于电源管理、逆变器、电机驱动等领域，为现代电子设备的高效工作提供了重要支持。
总的来说，功率场效应晶体管作为一种重要的半导体器件，在现代电子领域有着广泛的应用。
通过对其结构和工作原理的了解，我们可以更好地理解其在电路中的作用，为电子设备的设计和应用提供支持。
希望本文能够帮助读者更深入地了解功率场效应晶体管，并进一步探索其在未来的应用前景。
常用功率器件MOSFET的基础知识介绍
常用功率器件MOSFET的基础知识介绍MOSFET，即金属-氧化物半导体场效应晶体管，是一种常用的功率器件。
它广泛应用于电子系统、电源和各种电路中，用于控制、放大和开关电信号。
下面是关于MOSFET基础知识的介绍。
MOSFET由金属-氧化物-半导体结构组成。
它具有三个电极：栅极(Gate)，源极(Source)和漏极(Drain)。
通过调节栅极上的电压，可以控制MOSFET的导通和截止。
MOSFET的工作原理是基于半导体中的场效应，利用电场控制电荷的通道。
MOSFET可以分为两种类型：N型MOSFET和P型MOSFET。
N型MOSFET 中，半导体材料的主要载流子是电子，而P型MOSFET中，主要载流子是空穴。
根据不同的应用需求，可以选择适合的MOSFET类型。
MOSFET的导通电压和电流特性由其栅极和漏极电压之间的关系决定。
当栅极和源极之间的电压增加到一定值时，形成了一个电子通道，电流可以通过MOSFET流动。
而当电压低于这个值时，通道将关闭，电流无法通过。
MOSFET的主要优点之一是高输入电阻。
由于栅极到绝缘层的电容很小，栅极输入信号的功耗很小。
另一个优点是低开关功耗。
与双极晶体管相比，MOSFET的开关速度更快，而且在关闭状态下消耗的功率更小。
MOSFET还有很多其他特性，如低电压操作、低噪声、高温操作能力等。
这些特性使得MOSFET在各种应用中具有广泛的用途。
在电子系统中，MOSFET可用作放大器、开关和电压控制器。
在放大器中，MOSFET可以增加电流的幅度和功率。
在开关电路中，MOSFET可用于控制电路的通断。
在电源中，MOSFET常用于稳压器和逆变器中。
为了保护MOSFET免受电压和电流的损坏，可以使用限流电阻、热敏电阻和电压变压器等保护电路。
此外，正确选择适合的散热器也是保证MOSFET稳定运行的关键。
总结起来，MOSFET是一种常用的功率器件，具有高输入电阻、低开关功耗和其他一些优点。
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功率场效应晶体管(MOSFET)基本知识功率场效应管(PowerMOSFET)也叫电力场效应晶体管，是一种单极型的电压控制器件，不但有自关断能力,而且有驱动功率小,开关速度高、无二次击穿、安全工作区宽等特点。
由于其易于驱动和开关频率可高达500kHz，特别适于高频化电力电子装置，如应用于DC/DC变换、开关电源、便携式电子设备、航空航天以及汽车等电子电器设备中。
但因为其电流、热容量小，耐压低，一般只适用于小功率电力电子装置。
一、电力场效应管的结构和工作原理电力场效应晶体管种类和结构有许多种，按导电沟道可分为P沟道和N沟道，同时又有耗尽型和增强型之分。
在电力电子装置中，主要应用N沟道增强型。
电力场效应晶体管导电机理与小功率绝缘栅MOS管相同，但结构有很大区别。
小功率绝缘栅MOS管是一次扩散形成的器件，导电沟道平行于芯片表面，横向导电。
电力场效应晶体管大多采用垂直导电结构，提高了器件的耐电压和耐电流的能力。
按垂直导电结构的不同，又可分为2种：V形槽VVMOSFET和双扩散VDMOSFET。
电力场效应晶体管采用多单元集成结构，一个器件由成千上万个小的MOSFET组成。
N沟道增强型双扩散电力场效应晶体管一个单元的部面图，如图1(a)所示。
电气符号，如图1(b)所示。
电力场效应晶体管有3个端子：漏极D、源极S和栅极G。
当漏极接电源正，源极接电源负时，栅极和源极之间电压为0，沟道不导电，管子处于截止。
如果在栅极和源极之间加一正向电压UGS，并且使UGS大于或等于管子的开启电压UT，则管子开通，在漏、源极间流过电流ID。
UGS超过UT越大，导电能力越强，漏极电流越大。
二、电力场效应管的静态特性和主要参数PowerMOSFET静态特性主要指输出特性和转移特性，与静态特性对应的主要参数有漏极击穿电压、漏极额定电压、漏极额定电流和栅极开启电压等。
1、静态特性（1）输出特性输出特性即是漏极的伏安特性。
特性曲线，如图2(b)所示。
由图所见，输出特性分为截止、饱和与非饱和3个区域。
这里饱和、非饱和的概念与GTR不同。
饱和是指漏极电流ID不随漏源电压UDS的增加而增加，也就是基本保持不变；非饱和是指地UCS一定时，ID随UDS增加呈线性关系变化。
（2）转移特性转移特性表示漏极电流ID与栅源之间电压UGS的转移特性关系曲线，如图2(a)所示。
转移特性可表示出器件的放大能力，并且是与GTR中的电流增益β相似。
由于PowerMOSFET是压控器件，因此用跨导这一参数来表示。
跨导定义为图中UT为开启电压，只有当UGS=UT时才会出现导电沟道，产生漏极电流ID。
2、主要参数（1）漏极击穿电压BUDBUD是不使器件击穿的极限参数，它大于漏极电压额定值。
BUD随结温的升高而升高，这点正好与GTR和GTO相反。
（2）漏极额定电压UDUD是器件的标称额定值。
（3）漏极电流ID和IDMID是漏极直流电流的额定参数；IDM是漏极脉冲电流幅值。
2（4）栅极开启电压UTUT又称阀值电压，是开通PowerMOSFET的栅-源电压，它为转移特性的特性曲线与横轴的交点。
施加的栅源电压不能太大，否则将击穿器件。
（5）跨导gmgm是表征PowerMOSFET栅极控制能力的参数。
三、电力场效应管的动态特性和主要参数1、动态特性动态特性主要描述输入量与输出量之间的时间关系，它影响器件的开关过程。
由于该器件为单极型，靠多数载流子导电，因此开关速度快、时间短，一般在纳秒数量级。
PowerMOSFET的动态特性。
如图3所示。
PowerMOSFET的动态特性用图3(a)电路测试。
图中，up为矩形脉冲电压信号源；RS为信号源内阻；RG为栅极电阻；RL为漏极负载电阻；RF 用以检测漏极电流。
PowerMOSFET的开关过程波形，如图3(b)所示。
PowerMOSFET的开通过程：由于PowerMOSFET有输入电容，因此当脉冲电压up的上升沿到来时，输入电容有一个充电过程，栅极电压uGS按指数曲线上升。
当uGS上升到开启电压UT时，开始形成导电沟道并出现漏极电流iD。
从up前沿时刻到uGS=UT，且开始出现iD的时刻，这段时间称为开通延时时间td(on)。
此后，iD随uGS的上升而上升，uGS从开启电压UT上升到PowerMOSFET临近饱和区的栅极电压uGSP这段时间，称为上升时间tr。
这样PowerMOSFET的开通时间ton=td(on)+trPowerMOSFET的关断过程：当up信号电压下降到0时，栅极输入电容上储存的电荷通过电阻RS和RG放电，使栅极电压按指数曲线下降，当下降到uGSP3继续下降，iD才开始减小，这段时间称为关断延时时间td(off)。
此后，输入电容继续放电，uGS继续下降，iD也继续下降，到uGS<SPAN>T时导电沟道消失，iD=0，这段时间称为下降时间tf。
这样PowerMOSFET的关断时间toff=td(off)+tf从上述分析可知，要提高器件的开关速度，则必须减小开关时间。
在输入电容一定的情况下，可以通过降低驱动电路的内阻RS来加快开关速度。
电力场效应管晶体管是压控器件，在静态时几乎不输入电流。
但在开关过程中，需要对输入电容进行充放电，故仍需要一定的驱动功率。
工作速度越快，需要的驱动功率越大。
2、动态参数（1）极间电容PowerMOSFET的3个极之间分别存在极间电容CGS，CGD，CDS。
通常生产厂家提供的是漏源极断路时的输入电容CiSS、共源极输出电容CoSS、反向转移电容CrSS。
它们之间的关系为CiSS=CGS+CGDCoSS=CGD+CDSCrSS=CGD前面提到的输入电容可近似地用CiSS来代替。
（2）漏源电压上升率器件的动态特性还受漏源电压上升率的限制，过高的du/dt可能导致电路性能变差，甚至引起器件损坏。
四、电力场效应管的安全工作区1、正向偏置安全工作区正向偏置安全工作区，如图4所示。
它是由最大漏源电压极限线I、最大漏极电流极限线Ⅱ、漏源通态电阻线Ⅲ和最大功耗限制线Ⅳ，4条边界极限所包围的区域。
图中示出了4种情况：直流DC，脉宽10m，1m,10μ。
它与GTR安全工作区比有2个明显的区别：①因无二次击穿问题，所以不存在二次击穿功率PSB限制线；②因为它通态电阻较大，导通功耗也较大，所以不仅受最大漏极电流的限制，而且还受通态电阻的限制。
2、开关安全工作区开关安全工作区为器件工作的极限范围，如图5所示。
它是由最大峰值电流IDM、最小漏极击穿电压BUDS和最大结温TJM决定的，超出该区域，器件将损坏。
43、转换安全工作区因电力场效应管工作频率高，经常处于转换过程中，而器件中又存在寄生等效二极管，它影响到管子的转换问题。
为限制寄生二极管的反向恢复电荷的数值，有时还需定义转换安全工作区。
器件在实际应用中，安全工作区应留有一定的富裕度。
五、电力场效应管的驱动和保护1、电力场效应管的驱动电路电力场效应管是单极型压控器件，开关速度快。
但存在极间电容，器件功率越大，极间电容也越大。
为提高其开关速度，要求驱动电路必须有足够高的输出电压、较高的电压上升率、较小的输出电阻。
另外，还需要一定的栅极驱动电流。
开通时，栅极电流可由下式计算：IGon=CiSSuGS/tr=(GGS+CGD)uGS/tr(7)关断时，栅极电流由下式计算：IGoff=CGDuDS/tf(8)式（7）是选取开通驱动元件的主要依据，式（8）是选取关断驱动元件的主要依据。
为了满足对电力场效应管驱动信号的要求，一般采用双电源供电，其输出与器件之间可采用直接耦合或隔离器耦合。
电力场效应管的一种分立元件驱电路，如图6所示。
电路由输入光电隔离和信号放大两部分组成。
当输入信号ui为0时，光电耦合器截止，运算放大器A输出低电平，三极管V3导通，驱动电路约输出负20V驱动电压，使电力场效应管关断。
当输入信号ui为正时，光耦导通，运放A输出高电平，三极管V2导通，驱动电路约输出正20V电压，使电力场效应管开通。
MOSFET的集成驱动电路种类很多，下面简单介绍其中几种：IR2130是美国生产的28引脚集成驱动电路，可以驱动电压不高于600V电路中的MOSFET，内含过电流、过电压和欠电压等保护，输出可以直接驱动6个MOSFET或IGBT。
单电源供电，最大20V。
广泛应用于三相MOSFET和IGBT的逆变器控制中。
5IR2237/2137是美国生产的集成驱动电路，可以驱动600V及1200V线路的MOSFET。
其保护性能和抑制电磁干扰能力更强，并具有软启动功能，采用三相栅极驱动器集成电路，能在线间短路及接地故障时，利用软停机功能抑制短路造成过高峰值电压。
利用非饱和检测技术，可以感应出高端MOSFET和IGBT的短路状态。
此外，内部的软停机功能，经过三相同步处理，即使发生因短路引起的快速电流断开现象，也不会出现过高的瞬变浪涌过电压，同时配有多种集成电路保护功能。
当发生故障时，可以输出故障信号。
TLP250是日本生产的双列直插8引脚集成驱动电路，内含一个光发射二极管和一个集成光探测器，具有输入、输出隔离，开关时间短，输入电流小、输出电流大等特点。
适用于驱动MOSFET或IGBT。
2、电力场效应管的保护措施电力场效应管的绝缘层易被击穿是它的致命弱点，栅源电压一般不得超过±20V。
因此，在应用时必须采用相应的保护措施。
通常有以下几种：（1）防静电击穿电力场效应管最大的优点是有极高的输入阻抗，因此在静电较强的场合易被静电击穿。
为此，应注意：储存时，应放在具有屏蔽性能的容器中，取用时工作人员要通过腕带良好接地；在器件接入电路时，工作台和烙铁必须良好接地，且烙铁断电焊接；测试器件时，仪器和工作台都必须良好接地。
（2）防偶然性震荡损坏当输入电路某些参数不合适时，可能引志震荡而造成器件损坏。
为此，可在栅极输入电路中串入电阻。
（3）防栅极过电压6可在栅源之间并联电阻或约20V的稳压二极管。
（4）防漏极过电流由于过载或短路都会引起过大的电流冲击，超过IDM极限值，此时必须采用快速保护电路使用器件迅速断开主回路。
7。