功率場效應(yīng)管的原理、特點及參數(shù)

功率場效應(yīng)管的原理、特點及參數(shù)

功率場效應(yīng)管又叫功率場控晶體管。

一．功率場效應(yīng)管原理：
半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)分析略。本講義附加了相關(guān)資料，供感興趣的同事可以查閱。
實際上，功率場效應(yīng)管也分結(jié)型、絕緣柵型。但通常指后者中的MOS管，即MOSFET（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）。
它又分為N溝道、P溝道兩種。器件符號如下：

?N溝道?????????????????????? ?P溝道
圖1-3：MOSFET的圖形符號
MOS器件的電極分別為柵極G、漏極D、源極S。
和普通MOS管一樣，它也有：
耗盡型：柵極電壓為零時，即存在導(dǎo)電溝道。無論VGS正負(fù)都起控制作用。
增強(qiáng)型：需要正偏置柵極電壓，才生成導(dǎo)電溝道。達(dá)到飽和前，VGS正偏越大，IDS越大。
一般使用的功率MOSFET多數(shù)是N溝道增強(qiáng)型。而且不同于一般小功率MOS管的橫向?qū)щ娊Y(jié)構(gòu)，使用了垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，從而提高了耐壓、電流能力，因此又叫VMOSFET。

二．功率場效應(yīng)管的特點：
這種器件的特點是輸入絕緣電阻大（1萬兆歐以上），柵極電流基本為零。
驅(qū)動功率小，速度高，安全工作區(qū)寬。但高壓時，導(dǎo)通電阻與電壓的平方成正比，因而提高耐壓和降低高壓阻抗困難。
適合低壓100V以下，是比較理想的器件。
目前的研制水平在1000V/65A左右（參考）。
其速度可以達(dá)到幾百KHz，使用諧振技術(shù)可以達(dá)到兆級。

三．功率場效應(yīng)管的參數(shù)與器件特性：
無載流子注入，速度取決于器件的電容充放電時間，與工作溫度關(guān)系不大，故熱穩(wěn)定性好。
（1）?轉(zhuǎn)移特性：
??? ID隨UGS變化的曲線，成為轉(zhuǎn)移特性。從下圖可以看到，隨著UGS的上升，跨導(dǎo)將越來越高。

圖1-4：MOSFET的轉(zhuǎn)移特性
（2）?輸出特性（漏極特性）：
輸出特性反應(yīng)了漏極電流隨VDS變化的規(guī)律。
??? 這個特性和VGS又有關(guān)聯(lián)。下圖反映了這種規(guī)律。
??? 圖中，爬坡段是非飽和區(qū)，水平段為飽和區(qū)，靠近橫軸附近為截止區(qū)，這點和GTR有區(qū)別。

圖1-5：MOSFET的輸出特性
??? VGS=0時的飽和電流稱為飽和漏電流IDSS。
（3）通態(tài)電阻Ron：
通態(tài)電阻是器件的一個重要參數(shù)，決定了電路輸出電壓幅度和損耗。
? 該參數(shù)隨溫度上升線性增加。而且VGS增加，通態(tài)電阻減小。
（4）跨導(dǎo)：