MOSFET驱动基础知识(很值得学习的基础知识)
mosfet驱动电路工作原理
mosfet驱动电路工作原理MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）是电子学中的一种重要的半导体元件，通常被用作开关、放大器、电压控制器等。
在应用中，MOSFET需要配合驱动电路进行控制，使得电路能够正常工作，充分发挥其功能。
本文将围绕MOSFET驱动电路的工作原理进行详细阐述。
一、MOSFET基本原理MOSFET是一种四端口晶体管，其构造包括栅极、漏极、源极和互补MOSFET洞（NMOS）或场效应管（PMOS）。
MOSFET的栅极和漏极之间有一薄的氧化层，可以控制漏极与源极间的导电通道的状态，从而实现电流的控制。
当控制电压加到栅极上时，电场使得氧化层变薄，导致漏极和源极之间的导通电路打开。
反之，当控制电压从栅极移除，氧化层变厚，电路关闭。
二、MOSFET驱动电路原理MOSFET驱动电路经常被用来控制MOSFET开关转换，以改变电路的工作状态。
MOSFET驱动电路的核心在于控制栅压，使得MOSFET的导通状况可以根据需要实时变化。
常见的MOSFET驱动电路主要包括基本共源极、基本共漏极、共射极三种类型。
1.基本共源极MOSFET驱动电路基本共源极MOSFET驱动电路是一种简单的电路方案。
其原理是利用反向二极管来限制MOSFET栅极的过高电压，防止栅极氧化层损坏。
当输入信号上升时，PN结变为正向偏置，电流通过电阻R1向上流，MOSFET的栅极电压升高，使得MOSFET导通；当输入信号下降时，PN结变为反向偏置，但此时MOSFET的电容被放电，使得MOSFET仍然保持导通状态。
2.基本共漏极MOSFET驱动电路基本共漏极MOSFET驱动电路采用共漏极放大电路作为MOSFET的驱动部分，可以大幅提高驱动能力。
当输入信号上升时，MOSFET的栅极电压升高，使得源极电压下降，共漏极电路对源极提供的电压扩大了MOSFET的驱动功率，从而更好地驱动MOSFET；当输入信号下降时，MOSFET的电容放电，使得MOSFET继续导通。
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。
PowerMOSFET基础知识
针对PowerMOSFET的常见问 题，如热管理、开关时间和电 压击穿等，进行了深入探讨， 并提出了相应的解决方案。
结合实际案例，展示了 PowerMOSFET在电机驱动、 电源供应和逆变器等领域的应 用，突出了其高效、可靠和灵 活的特点。
对未来研究的建议
01
深入研究PowerMOSFET的材料、工艺和结构设计，以提高其性能和 可靠性。
最大允许工作电压是指PowerMOSFET在正 常工作条件下所承受的最大电压，超过此 电压可能导致器件损坏。
03
CATALOGUE
PowerMOSFET的应用领域
电源管理
电源转换
电源保护
PowerMOSFET在电源管理领域中常 用于实现高效的直流电压转换，如将 高压直流电转换为低压直流电，以满 足不同设备的供电需求。
电力系统
无功补偿
PowerMOSFET可以用于构建无功补 偿装置，通过控制MOSFET的开关状 态来调节电容器的投切，从而实现无 功补偿和滤波功能，提高电力系统的 功率因数和稳定性。
智能电网
在智能电网中，PowerMOSFET可以 作为智能电表中的重要元件，用于实 现远程控制和智能管理电力系统的功 能。
PowerMOSFET的工作原理
开关状态
在开关状态下，PowerMOSFET可以 通过控制栅极电压来开启或关闭电流 的导通。当栅极电压足够高时，导电 沟道形成，电流从源极流向漏极。
导通状态
在导通状态下，PowerMOSFET的导 电沟道内存在大量的自由电子和空穴 ，形成很强的电导率，允许大电流通 过。
02
探索新型的PowerMOSFET驱动和控制技术，以适应不断发展的电力 电子系统需求。
常见的MOSFET驱动方式驱动电路的参数计算
常见的MOSFET驱动方式，驱动电路的参数计算在简单的了解MOS管的基本原理以及相关参数后，如何在实际的电路中运用是我们努力的方向。
比如在实际的MOS驱动电路设计中，如何去根据需求搭建电路，计算参数，根据特性完善电路，根据实际需求留余量等等，在这些约束条件下搭建一个相对完善的电路。
参考了一些资料后，就我目前的需求和自身的理解力分享相关的一些笔记和理解。
1.常见的MOSFET驱动方式直接驱动：最简单的驱动方式，比如用单片机输出PWM信号来驱动较小的MOS。
使用这种驱动方式，应注意几点；一是实际PWM和MOS的走线距离必定导致寄生电感引起震荡噪声，二是芯片的驱动峰值电流，因为不同芯片对外驱动能力不一样。
三是MOS的寄生电容Cgs、Cgd如果比较大，导通就需要大的能量，没有足够的峰值电流，导通的速度就会比较慢。
图腾柱/推拉式驱动电路由两个三极管构成，上管是NPN型，下管是PNP型三极管，两对管共射联接处为输出端，结构类似于乙类推挽功率放大器。
利用这种拓扑放大驱动信号，增强电流能力。
（驱动IC内部也是集成了类似的结构）隔离式驱动电路为了满足安全隔离也会用变压器驱动。
如图其中R1抑制振荡，C1隔直流通交流同时防止磁芯饱和。
隔离式的驱动电路不太常见，就不做过多的了解。
小结：当然除以上驱动电路之外，还有很多其它形式的驱动电路。
对于各种各样的驱动电路并没有一种是最好的，只能结合具体应用，选择最合适的拓扑。
2.驱动电路的参数计算我的实际工作中碰到最多的驱动电路是以下这种能够控制开关速度的驱动电路，我就以它举例做进一步的分析。
如图，在驱动电阻Rg2上并联一个二极管。
其中D1常用快恢复二极管，使关断时间减小同时减小关断损耗，Rg1可以限制关断电流，R1为mos管栅源极的下拉电阻，给mos管栅极积累的电荷提供泄放回路。
（根据MOSFET栅极高输入阻抗的特性，一点点静电或者干扰都可能导致MOS管误导通，所以R1也起降低输入阻抗作用，一般取值在10k~几十k）Lp为驱动走线的杂散寄生电感，包括驱动IC引脚、MOS引脚、PCB走线的感抗，精确的数值很难确定，通常取几十nH。
mos管栅极驱动电路
MOS管栅极驱动电路1. 概述MOS管栅极驱动电路是一种用于驱动金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的电路。
在许多应用中，MOSFET被广泛用于功率放大、开关和开关模式电源等领域。
为了确保MOSFET的正常工作，需要一个可靠的驱动电路来提供适当的栅极电压和电流。
本文将介绍MOS管栅极驱动电路的原理、设计要点和常见应用。
2. 原理2.1 MOSFET基本原理MOSFET是一种三端器件，由源极、漏极和栅极组成。
其工作原理基于栅极施加的电压控制漏极和源极之间的导通。
当栅极与源极之间施加正向偏置时，形成一个P型沟道；当施加负向偏置时，形成一个N型沟道。
通过控制栅极与源极之间的电压可以调节漏源之间的导通状态。
2.2 驱动要求为了确保MOSFET能够快速切换和恢复到导通和截止状态，驱动电路需要满足以下要求：•提供足够的栅极电压：MOSFET的栅极电压控制漏源之间的导通，因此驱动电路需要能够提供足够的栅极电压以确保MOSFET正常工作。
•提供足够的栅极电流：为了使MOSFET迅速切换，驱动电路需要能够提供足够的栅极电流以充分充放电栅极。
•快速切换速度：驱动电路需要具有快速切换速度，以确保MOSFET能够迅速从导通到截止状态转换，并反之亦然。
2.3 驱动电路设计常见的MOS管栅极驱动电路包括共源共漏（Source Follower）和半桥（Half-Bridge）驱动。
2.3.1 共源共漏驱动共源共漏驱动是一种简单且常用的驱动方式。
它使用一个NPN晶体管作为开关器件，将其集电极连接到MOSFET的栅极，发射极连接到地。
当输入信号施加在NPN晶体管基极上时，可以通过调节基极电流来控制MOSFET的栅极电压。
共源共漏驱动电路具有以下特点： - 简单可靠：由于采用了常见的晶体管作为开关器件，该驱动电路设计简单且可靠。
- 较慢的切换速度：因为共源共漏驱动使用了NPN晶体管作为开关器件，其切换速度相对较慢。
2.3.2 半桥驱动半桥驱动是一种更高级的驱动方式，它使用两个互补型晶体管组成。
MOS管驱动电路总结
MOS管驱动电路总结MOS（金属氧化物半导体）管驱动电路是一种常见的功率电子器件，用于驱动高功率负载或控制功率器件的开关。
它通过电路中的MOS管（也称为MOSFET）来实现开关效果。
MOSFET驱动电路的设计与应用具有重要意义，下面是对MOS管驱动电路的总结。
一、MOS管的基本原理MOS管是一种具有与传统晶体管相似结构的半导体器件。
它的核心部分是氧化层上的金属层和半导体基区。
MOS管通过改变基区和导通层之间的电阻来实现开关效果。
MOS管具有低输入电阻、高输入阻抗、快速开关速度和较低的功耗等优势。
二、MOS管的驱动方式1.直流驱动：直流驱动方式是最简单的方式，只需将DC信号连接到MOS管的栅极，使其在正常工作区域内工作。
直流驱动方式适用于低频应用。
2.求幅驱动：幅度驱动方式是通过向MOS管的栅极施加一个脉宽调制信号来控制其导通和关闭状态。
脉宽调制信号的幅度决定了MOS管的开启程度，从而控制输出信号的幅度。
求幅驱动方式适用于一些需要调整信号幅度的应用。
3.双电源驱动：双电源驱动方式使用两个电源分别给MOS管的源极和栅极提供电压。
这种驱动方式可以保持MOS管在稳态工作区域内，避免其处于截止区或饱和区，从而提高工作效率。
三、MOS管驱动电路的设计要点1.选择适当的驱动电路结构和元件：常见的MOS管驱动电路结构包括共射极结构、共源结构和H桥结构。
不同结构适用于不同的应用场景。
此外，还需选择合适的电阻、电容和二极管等元件。
2.考虑驱动电源和信号电源的匹配：驱动电路的电源电压应与MOS管的额定电压匹配，以确保稳定可靠的工作。
此外，还需注意输入信号的频率和幅度与驱动电路的匹配性。
3.保护电路的设计：由于MOS管具有较高的功率特性，对驱动电路的保护显得尤为重要。
常见的保护电路包括过流保护、过温保护、过压保护和短路保护等。
4.电流放大器的设计：为了提高MOS管的驱动能力，通常需要使用电流放大器来增大输出电流，从而驱动更大的负载。
【基础知识】MOSFET 基础
(a) VGS（栅极至源极电压）未提供
Drain N
Depletion region
P VGS
P Gate
VDS
Source
(b) VGS（栅极至源极电压）已提供 图 1. JFET的结构及其工作原理
1. FET
1.1. 结型场效应晶体管(JFET)
有两种类型的JFET ： N 沟道型和 P 沟道型。两者均通过 供应给栅极的电压控制漏极至源极电流。如图 1 (a) 中所示，如果栅极未提供偏压，则电流会从漏极流向源 极。如果栅极提供偏压，耗尽区会开始增大并减少电流 ，如图 1 (b)中所示。与源极耗尽区相比，漏极耗尽
N - epitaxial layer N+ substrate Drain
(c) UMOSFET垂直 图 4. 垂直沟道结构
3. MOSFET的特性
3.1. 优势
高输入阻抗 — 电压控制的器件 — 易于驱动 为保持通态，电流控制的器件(BJT)需要是集电极电流 1/5或1/10的基极驱动电流。高速关断电流控制的BJT需 要更大的反向基极驱动电流。由于这些特性，基极驱动 电流 设计 变得 复 杂且 昂贵 。 另一方面，电压控制 的 MOSFET是由提供给栅极电极电压产生的场效应在半导体 表面沟道驱动的开关器件，并且栅极与半导体表面隔离 。由于开关瞬态期间所需的栅极驱动电路在导通和关断 状态下都很小，驱动电路设计更简单，成本也更低。
1.2. 金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)
MOSFET有两种类型，分别为耗尽型和增强型，每种类型 都有N/P– 沟道。耗尽型通常开启，工作原理类似JFET （参见图 2）。增强型通常关闭，这意味着漏极至源 极电流随栅极的电压上升而上升。如果栅极未提供电压 ，则无电流流动（参见图 3）。
MOSFET的驱动技术详解
MOSFET的驱动技术详解simtriex/simplis仿真电路用软件MOSFET作为功率开关管，已经是是开关电源领域的绝对主力器件。
虽然MOSFET作为电压型驱动器件，其驱动表面上看来是非常简单，但是详细分析起来并不简单。
下面我会花一点时间，一点点来解析MOSFET的驱动技术，以及在不同的应用，应该采用什么样的驱动电路。
首先，来做一个实验，把一个MOSFET的G悬空，然后在DS上加电压，那么会出现什么情况呢？很多工程师都知道，MOS会导通甚至击穿。
这是为什么呢？我根本没有加驱动电压，MOS怎么会导通？用下面的图1，来做个仿真；去探测G极的电压，发现电压波形如图2所示。
图1 图2这种情况有什么危害呢？实际情况下，MOS肯定有驱动电路的么，要么导通，要么关掉。
问题就出在开机，或者关机的时候，最主要是开机的时候，此时你的驱动电路还没上电。
但是输入上电了，由于驱动电路没有工作，G级的电荷无法被释放，就容易导致MOS导通击穿。
那么怎么解决呢？在GS之间并一个电阻。
其仿真的结果如图4。
几乎为0V。
图3 图4什么叫驱动能力，很多PWM芯片，或者专门的驱动芯片都会说驱动能力，比如384X 的驱动能力为1A，其含义是什么呢？假如驱动是个理想脉冲源，那么其驱动能力就是无穷大，想提供多大电流就给多大。
但实际中，驱动是有内阻的，假设其内阻为10欧姆，在10V电压下，最多能提供的峰值电流就是1A，通常也认为其驱动能力为1A。
那什么叫驱动电阻呢，通常驱动器和MOS的G极之间，会串一个电阻，就如下图5的R3。
驱动电阻的作用，如果你的驱动走线很长，驱动电阻可以对走线电感和MOS结电容引起的震荡起阻尼作用。
但是通常，现在的PCB走线都很紧凑，走线电感非常小。
第二个，重要作用就是调解驱动器的驱动能力，调节开关速度。
当然只能降低驱动能力，而不能提高。
图5对上图进行仿真，R3分别取1欧姆，和100欧姆。
下图6是MOS的G极的电压波形上升沿。
MOS W( MOSFET)基础知识结构,特性驱动电路及应用.docx
MOS W（ MOSFET）基础知识:结构,特性驱动电路及应用MOS管（MOSFET）基础短识:结构，特性驱动电路及应川分析下面是我对MOSFET及MOSFET驱动电路基础的一点总结，英屮参考了…些资料，非全部原创。
包括M OS管的介绍，特性，驱动以及应用电路。
1, MOS管种类和结构MOSFET管是FET的一种（另一种是JFET）,可以被制造成增强型或耗尽型，P沟道或N沟道共4 种类型，但实际应用的只有增强熨的N沟道MOS管和增強熨的P沟道MOS管，所以通常提到NMOS, 或打PMOS指的就是这两种。
至于为什么不使用耗尽型的MOS管，不建议创根问底。
对于这两种增强MOS管，比较常用的是NMOS。
原因是导通电阻小，且容易制适。
所以开关电源和耳达驱动的应用屮，一燉都用NMOSo下面的介绍中，也多以NMOS为主。
MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在,这不是我们需要的,而是山于制适工艺限制产生的。
寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路的时候要麻烦一些，但没令办法避免，后边再详细介绍。
在MOS管原理图上可以看到，漏极和源极之间有一个寄生二极管。
这个叫体二极管，在驱动感性负载（如马达），这个二极管很求要。
顺便说一句，体二极管只在单个的MOS管中存在，在集成电路芯片内部通常是没有的。
2, MOS管导通特性导通的意思是作为开关，相当于开关闭合。
NMOS的特性，Vgs大于一定的值就会导通，适合用于源极接地时的情况（低端驱动），只要栅极电压达到4V或10V就可以了。
PMOS的特性，Vgs小于一定的值就会导通，适合用于源极接VCC时的情况（高端驱动）。
但是，M 然PMOS可以很方便地用作高端驱动，但山于导通电阻大，价格贵，替换种类少等原因，在高端驱动屮，通常还是使用NMOS。
3, MOS开关管损失不管是NMOS还是PMOS,导通后都有导通电阴存在，这样电流就会在这个电ffld-.vrt耗能量，这部分消耗的能帚:叫做导通损耗。
MOSFET管经典驱动电路设计大全
MOSFET管经典驱动电路设计大全1.简单的驱动电路最简单的MOSFET驱动电路是使用普通的NPN晶体管作为驱动器。
这种电路只需要一个晶体管和几个电阻。
晶体管的基极通过一个电阻连接到控制信号源，并且其发射极通过一个电阻连接到地。
MOSFET的栅极通过一个电阻与晶体管的集电极相连。
当驱动信号施加在基极时，晶体管将导通，从而允许电流流过栅极电阻，最终控制MOSFET的导通。
2.共射极驱动电路共射极驱动电路使用一个普通的NPN晶体管作为驱动器，并且具有共射极配置。
这种电路可以提供较高的驱动电流，并且对于驱动大功率的MOSFET特别有效。
MOSFET的栅极连接到驱动晶体管的集电极，并且通过一个电阻与源极相连。
此电路还可以通过添加一个二极管来保护MOSFET免受反向电压的损坏。
3.升压驱动电路升压驱动电路是一种通过升压来改善MOSFET开关速度和效率的驱动电路。
这种电路使用一个电感器、一个开关和一个脉冲宽度调制（PWM）控制器来提供短暂的高电压脉冲。
这种高电压脉冲可以快速地开启和关闭MOSFET，从而提高其开关速度和效率。
4.高低侧驱动电路高低侧驱动电路是一种使用驱动器来同时控制高侧和低侧MOSFET的开关的电路。
该电路利用一个半桥驱动器，包括两个晶体管和一个PWM控制器。
其中一个晶体管驱动高侧MOSFET，另一个晶体管驱动低侧MOSFET。
PWM控制器可以调整两个晶体管的开关频率和占空比，从而控制MOSFET 的导通和关断。
以上是一些常见的MOSFET管经典驱动电路设计。
每种电路都有其适用的场景和优缺点。
在设计时，需要根据具体应用的需求来选择合适的驱动电路，并确保合理的功率传输和电流控制。
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。
Power MOS FET基础知识
6）保護電路
使用浪涌吸收電路保護
7）開通和關斷原理
（a)電路
（b）時序圖
(c) 工作過程
開通過成[T0~T4]
在T0前，MOSFET工作于截止狀態， t0時， MOSFET被驅 動開通; [T0~T1]區間， MOSFET的Gs電壓經Vgg對Cgs充電而上升， 在t1時刻，到達維持電壓Vth，MOSFET開始導電﹔ [T1~T2]區間，MOSFET的DS電流增加，Millier電容在該區 間內因DS電容的放電而放電，對GS電容的充電影響不大;
電器特性
1）關斷電流和漏電流
2）門極關斷電壓VGS(Off)
门极关断电压受温度的影响
负温度系数，大约5mV/℃ ℃ 负温度系数，大约
3)Forward Transfer Admittance:[yfs]
当VGS变化 时，漏极电流的变化比例 变化 相当于三极管的放大倍数，做开关用可忽略此参数 相当于三极管的放大倍数，
主要特點
MOS场效应管是在金属栅极与沟道之间有一层二氧化硅绝 缘层，因此具有很高的输入电阻（最高可达1015 ）。它 也分N沟道管和P沟道管，符号如图1所示。通常是将衬底 （基板）与源极S接在一起。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。耗尽型则是指，当VGS=0时即形成沟道，加 上正确的VGS时，能使多数载流子流出沟道，因而“耗尽” 了载流子，使管子转向截止
估算结区温度
一般来说，即使源极/漏极电 压超过绝对的最大额定值， 功率 MOSFET 也很少发生击 穿。功率 MOSFET 的击穿电 压 (BVDSS) 具备正向的温度 系数，如图 3 所示。在本示 例中，BVDSS 在 120℃时达 到 990V。因此，温度越高， 击穿器件所需的电压越高。 在许多情况下，功率 MOSFET 工作时的环境温度 超过 25℃，其结区温度会因 能量耗散而升至高于环境温 度。
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。
MOSFET基础
11.1 MOS电容
空间电荷区厚度:n型衬底情形
阈值反型点条件：表面势=费米势的2倍，表面处的空穴浓度=体内的电子浓度， 此时所加的电压称为阈值电压（即栅电压=阈值电压）。
表面势
表面空间电荷 区宽度
n型衬底
14
11.1 MOS电容 空间电荷区厚度:与掺杂浓度的关系
实际器件 参数区间
15
小节内容
11.1 双端MOS结构
11.1.1 能带图 11.1.2 耗尽层厚度 11.1.3 功函数差 11.1.4 平带电压 11.1.5 阈值电压 11.1.6 电荷分布
4
11.1 MOS电容
氧化层介电常数 氧化层厚度
MOS电容结构
Al或高掺杂的 多晶Si
SiO2
n型Si或p型Si
5
实际的铝线-氧化层-半导体 （M:约10000A O:250A S:约0.5~1mm）
Q'ss Cox
单位面积电荷数
平带电压
V FB V G | s 0
ms
Q ' ss C ox
若 m s0，V 则 FB 0
（ Q 'ss恒 0)
25
小节内容
11.1.4 平带电压
来源 定义 如果没有功函数差及氧化层电荷,平带电压为多
少? 如何算
26
11.1 MOS电容 阈值电压:公式
33
小节内容
11.1.5 阈值电压
概念 电中性条件 与谁有关?如何理解? N型P型及掺杂的关系
11.1.6 电荷分布
分布图
34
11.2节内容
理想情况C-V特性 频率特性 氧化层电荷及界面态的影响 实例
35
11.2 C-V特性 什么是C-V特性？
常用功率器件MOSFET的基础知识介绍
常用功率器件MOSFET的基础知识介绍我们都懂得如何利用来实现开关，但是，我们只能对其举行开关操作，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。
我们都听说过Bardeen & Brattain,是他们偶然之间发明白三极管，就像许多其它宏大的发觉一样。
结构上，它由两个背靠背的坚固现（这不是一笔大交易，早在Bardeen 之前，我们可能就是采纳相同的结构实现了共阴极），但是，在功能上它是彻低不同的器件，就像一个控制放射极流淌的“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。
双极型三极管出生于1947年，不久之后一对杰出的父子Shockley和Pearson就发明白（起码是概念）FET.为了与较早浮现的双极型“孪生兄弟”相区分，FET的三个电极分离被称为漏极、栅极和源极，对应的三极管的三个电极分离是集电极、基极和放射极。
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（金属氧化物FET）主要被用于线性或应用。
他们为什么要发明功率MOSFET?当把双极型三极管根据比例提高到功率应用的时候，它显露出一些恼人的局限性。
的确，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普通消费者来说，这些应用都是低功率应用。
在一些UPS、电机控制或焊接中仍然采纳双极型三极管，但是，它们的用途事实上被限制到小于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。
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MOSFET驱动电路详解
浅析MOSFET驱动注意事项在低电压（100V以下）驱动应用中，多使用MOSFET作为功率转换器件。
随着电压的提高，MOSFET的优势也随着不明显，所以在高压的应用场合，多使用IGBT作为功能器件，该类器件的耐压可以做得较高，结合了FET和三极管的优点，它的导通电阻和开关速度不比MOSFET，所以器件本身的导通损耗和开关损耗都比较大，一般需要另加散热装置。
MOSFET和IGBT的驱动电路很相似，故下文以MOSFET作为示例，介绍在电机控制中，MOSFET 驱动电路中各个元件的用途，因描述内容来源于实际工程应用，故不会对相关知识作刨根式描述，是以实用为主，公式或理论上的描述等请自行查看相关资料。
驱动MOSFET，可以选用专用MOSFET驱动IC完成电平转换和驱动。
因为MOSFET的栅‐源极之间存在寄生电容，MOSFET的开和关过程，是对电容的充放电过程，如果MOSFET的驱动电路不能提供足够的峰值电流（如1A的输入/输出电流），则会降低MOSFET的开关速度。
另一方面，驱动桥臂的上半桥的N沟道管……如下图，是应用MOSFET驱动IC驱动由两个MOSFET搭建的半桥。
易注意到：在MOSFET的栅极和驱动IC的输出之间串联了一个电阻。
这个电阻称为“栅极电阻”，取值一般为10~100欧姆不等，其作用是调节MOSFET的开关速度，减少栅极出现的振铃现象，减小EMI，也可以对栅极电容充放电的限流作用。
由于驱动器和MOSFET栅极之间的引线、地回路的引线等所产生的电感，和IC和FET内部的寄生电感，在开启时会在MOSFET栅极出现振铃，这是设计者不愿意得到的，一方面增加MOSFET的开关损耗，同时EMC方面不好控制。
栅极电阻的引入虽然影响了MOSFET的开关速度，但得到可靠的栅极波形和减少EMI。
两者之间的平衡点视实际应用而定。
因特性决定，MOSFET的关断速度比开启速度慢，并大多应用希望MOSFET的关断速度要尽量快，所以对以上电路，要求改善电路的关断速度，可使用如下图之电路进行改善：如上图，引入了二极管，当需要关闭MOSFET时，栅极寄生电容放电时，栅极电阻被二极管短路，所以电流不经过栅极电阻，相当于在关闭时栅极电阻不存在，这样缩短了栅极寄生电容的放电时间，即提高了MOSFET的关断速度。
功率mosfet应用与解析（1）--功率mosfet基础
功率mosfet应用与解析（1）--功率mosfet基础本文内容较长，希望了解MOSFET基本参数工程师，需要花一些时间和耐心。
功率MOSFET基础内容表1.基本器件结构2.击穿电压3.导通状态特性4.电容5.栅极电荷6.栅极电阻7.导通和关断8.体二极管正向电压9.体二极管反向恢复10.雪崩能力和额定11.dV/dt额定12.热阻特性13.功率耗散14.安全工作区15.电流额定1.基本器件结构功率MOSFET (金属氧化物半导体场效应晶体管)是非常通用的功率器件，因为它具有低的栅极驱动功率，快的开关速度和优异的并联工作能力。
许多功率MOSFET具有纵向的垂直结构，源极和漏极在晶元的相对的平面，从而可以流过大的电流和具有高的电压。
图1a和1b示出沟漕和平面两种基本的器件结构。
沟漕结构主要用于额定电压低于200V的器件，因为它具有高的沟道密度，因此导通电阻低。
平面结构适合于更高的额定电压器件，因为导通电阻主要由epi-层的电阻来决定，因此无法得到高的单元密度。
两种结构基本的操作相同。
除了特别的定义，本文只讨论沟漕结构。
Figure 1a: 沟漕MOSFET结构 Figure 1b: 平面MOSFET结构2.击穿电压在许多功率MOSFET中，N+ 源极和P-体形成的结是通过金属物短路的，从而避免意外的导通寄生的三极管。
当没有偏置加在栅极时，功率MOSFET通过反向偏置P-体和N- Epi形成的结，可以承受高的漏极电压。
在高压器件中，绝大部分电压由少掺杂的Epi层来承受：厚的少掺杂的Epi层承受更高的击穿耐压，但是增加了导通电阻。
在低压器件中，P-体掺杂程度和N- Epi层差不多，也可以承受电压。
如果P-体的厚度不够，重掺杂太多，耗尽区可以通孔达到N+ 源极区，从而降低了击穿电压值。
如果P-体的厚度太大，重掺杂不够，沟道的电阻和阈值电压将增大。
因此需要仔细的设计体和Epi掺杂和厚度以优化其性能。
数据表中，BV DSS通常定义为漏电流为250uA时漏极到源极的电压。
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看个最简单的隔离驱动电路，被驱动的对象是Q1。
驱动源参数为12V ，100KHz， D=0.5。
驱动变压器电感量为200uH，匝比为1：1。
红色波形为驱动源V1的输出，绿色为Q1的G级波形。
可以看到，Q1-G的波形为具有正负电压的方波，幅值6V了。
为什么驱动电压会下降呢，是因为V1的电压直流分量，完全被C1阻挡了。
所以C1也称为隔直电容。
下图为C1上的电压。
其平均电压为6V，但是峰峰值，却有2V，显然C1不够大，导致驱动信号最终不够平。
C1大的话，C1上的电压就会比较平稳，波动比较小，那么对驱动的影响就会变小。
那么把C1变为470n。
Q1-G的电压波形就变成如下：
驱动电压变得平缓了些。
如果把驱动变压器的电感量增加到500uH。
驱动信号就如下图：
驱动信号显得更为平缓。
发现驱动到达MOS的时候，正压不到2V了。
显然这种驱动不适合占空比大的情况。
从上面可以看到，在驱动工作的时候，其实C1上面始终有一个电压存在，电压平均值为V*D，也就是说这个电容存储着一定的能量。
那么这个能量的存在，会带来什么问题呢？下面模拟驱动突然掉电的情况：
可见，在驱动突然关掉之后，C1上的能量，会引起驱动变的电感，C1以及mos的结电容之间的谐振。
如果这个谐振电压足够高的话，就会触发MOS，对可靠性带来危害。
那么如何来降低这个震荡呢，在GS上并个电阻，下图是并了1K电阻之后波形：
但是这个电阻会给驱动带来额外的损耗。
如何传递大占空比的驱动：
看一个简单的驱动电路。
当D=0.9的时候（这个电路的神奇之处就是采用了D1的电平平移电路，使负电平平移到接近0V!相对而言提高了正向电平（绝对值电平是不变的）。
进一步发挥的话D1可以改为两个背靠背的稳压二极管，比如上管为15V,下管为5V,这样可以提供+15V，-5V的驱动电平驱动IGBT.当然次级加上一个由P三极管组成的放电回路就更好了。
）比如占空比D=0.9，输入电压Vin=10V，那么此时原边的隔直电容上的直流压降为D*Vin=9V，原边绕组上的压降为1V。
当输入电平为低的时候，原边隔直电容9V加在原边绕组上，感应到副边为下正上负，通过二极管D1给电容C2充电，C2充满后为左负右正，9V。
当输入电平变高时，原边绕组电压为1V，上正下负，感应到副边，使副边绕组压降跳变到上正下负，1V。
由于电容C2两端电压不能突变，要保持9V的压差，所以C2右端的电压变
为1+9=10V。
红色波形为驱动源输出，绿色为到达MOS的波形。
基本保持了驱动源的波形同样，这个电路在驱动掉电的时候，比如关机，也会出现震荡。
而且似乎这个问题比上面的电路还严重。
下面尝试降低这个震荡，首先把R5改为1K
确实有改善，但问题还是严重，继续在C2上并一个1K的电阻。
绿色的波形，确实更改善了一些，但是问题还是存在。
这是个可靠性的隐患。
对于这个问题如何解决呢？可以采用soft stop的方式来关机。
soft stop其实就是soft start的反过程，就是在关机的时候，让驱动占空比从大往小变化，直到关机。
很多IC已经集成了该功能。
可看到，驱动信号在关机的时候，没有了上面的那些震荡。
对于半桥，全桥的驱动，由于具有两相驱动，而且相位差为180度，那么如何用隔离变压器来驱动呢？
采用一拖二的方式，可以来驱动两个管子。
下图，是两个驱动源的波形：
通过变压器传递之后，到达MOS会变成如下：
在有源钳位，不对称半桥，以及同步整流等场合，需要一对互补的驱动，那么怎么用一路驱动来产生互补驱动，并且形成死区。
可用下图。
波形如下图：
MOSFET的并联驱动，由于MOS经常采用并联的方式工作，那么驱动又该如何设计呢？
是这样
还是这样？
MOS并联，对驱动的一致性要求就很高了，如果导通，关断时间不一致，会导致其中一个MOS 开关损耗剧增。
所以在软开关电路上，用MOS并联问题比较少，但是硬开关电路，就要小心了。
下面用仿真来看现象，假设两个MOS并联，而且MOS的参数完全一样。
但是驱动走线的寄生参数有很大不同。
R2，R4，L1，L2都为驱动走线的寄生参数。
那么下图为，导通时候，两个mos的电流
基本上还算一致。
接下去，把两个驱动电阻并联起来一起去驱动两MOS，
再看导通时候的电流波形：
两管子的电流波形，均出现剧烈震荡。
MOSFET驱动基础知识（很值得学习）
整理自/topic/582407。