功率场效应晶体管ppt课件

1、第三章第三章 电力场效应晶体管电力场效应晶体管 分为结型和绝缘栅型 通常主要指绝缘栅型中的MOS型Metal Oxide Semiconductor FET 简称电力MOSFETPower MOSFET 结型电力场效应晶体管普通称作静电感应晶体管Static Induction TransistorSIT 特点用栅极电压来控制漏极电流 驱动电路简单，需求的驱动功率小。 开关速度快，任务频率高。 热稳定性优于GTR。 电流容量小，耐压低，普通只适用于功率不超越10kW的电力电子安装 。电力场效应晶体管电力场效应晶体管第三章第三章 电力场效应晶体管电力场效应晶体管电力电力MOSFET的种类的种类按

2、导电沟道可分为按导电沟道可分为P沟道和沟道和N沟道。沟道。耗尽型耗尽型当栅极电压为零时漏源极之当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道。间就存在导电沟道。加强型加强型对于对于NP沟道器件，栅极沟道器件，栅极电压大于小于零时才存在导电沟道。电压大于小于零时才存在导电沟道。电力电力MOSFET主要是主要是N沟道加强型。沟道加强型。1电力电力MOSFET的构造和任务原理的构造和任务原理第三章第三章 电力场效应晶体管电力场效应晶体管电力电力MOSFET的构造的构造是单极型晶体管。导电机理与小功率MOS管一样，但构造上有较大区别。采用多元集成构造，不同的消费厂家采用了不同设计。N+GSDP沟道b)N+N

3、-SGDPPN+N+N+沟道a)GSDN沟道图1-19图1-19 电力MOSFET的构造和电气图形符号2.3 电力场效应晶体管电力场效应晶体管 小功率MOS管是横导游电器件。 电力MOSFET大都采用垂直导电构造，又称为VMOSFETVertical MOSFET。 按垂直导电构造的差别，分为利用V型槽实现垂直导电的VVMOSFET和具有垂直导电双分散MOS构造的VDMOSFETVertical Double-diffused MOSFET。 这里主要以VDMOS器件为例进展讨论。电力电力MOSFET的构造的构造2.3 电力场效应晶体管电力场效应晶体管截止：漏源极间加正电源，栅源极间电压为零。

4、P基区与N漂移区之间构成的PN结J1反偏，漏源极之间无电流流过。导电：在栅源极间加正电压UGS当UGS大于UT时，P型半导体反型成N型而成为反型层，该反型层构成N沟道而使PN结J1消逝，漏极和源极导电 。N+GSDP沟道b)N+N-SGDPPN+N+N+沟道a)GSDN沟道图1-19图1-19 电力MOSFET的构造和电气图形符号电力电力MOSFET的任务原理的任务原理2.3 电力场效应晶体管电力场效应晶体管 (1) 静态特性静态特性漏极电流漏极电流ID和栅源间电压和栅源间电压UGS的关系称为的关系称为MOSFET的转移特性。的转移特性。ID较大时，较大时，ID与与UGS的关的关系近似线性，曲

5、线的斜率系近似线性，曲线的斜率定义为跨导定义为跨导Gfs。010203050402468a)10203050400b)1020 305040饱和区非饱和区截止区ID/AUTUGS/VUDS/VUGS=UT=3VUGS=4VUGS=5VUGS=6VUGS=7VUGS=8VID/A图1-20 电力MOSFET的转移特性和输出特性 a) 转移特性 b) 输出特性2电力电力MOSFET的根本特性的根本特性2.3 电力场效应晶体管电力场效应晶体管截止区对应于GTR的截止区饱和区对应于GTR的放大区非饱和区对应GTR的饱和区任务在开关形状，即在截止区和非饱和区之间来回转换。漏源极之间有寄生二极管，漏源极间

6、加反向电压时器件导通。通态电阻具有正温度系数，对器件并联时的均流有利。图1-20电力MOSFET的转移特性和输出特性 a) 转移特性 b) 输出特性MOSFET的漏极伏安特性：的漏极伏安特性：010203050402468a)10203050400b)10 20 305040饱和区非饱和区截止区ID/AUTUGS/VUDS/VUGS=UT=3VUGS=4VUGS=5VUGS=6VUGS=7VUGS=8VID/A2.3 电力场效应晶体管电力场效应晶体管开经过程开经过程开通延迟时间开通延迟时间td(on)上升时间上升时间tr开通时间开通时间ton开通延开通延迟时间与上升时间之迟时间与上升时间之和和

7、关断过程关断过程关断延迟时间关断延迟时间td(off)下降时间下降时间tf关断时间关断时间toff关断延关断延迟时间和下降时间之迟时间和下降时间之和和ab)RsRGRFRLiDuGSupiD信号+UEiDOOOuptttuGSuGSPuTtd(on)trtd(off)tf图1-21 电力MOSFET的开关过程a) 测试电路 b) 开关过程波形up脉冲信号源，Rs信号源内阻，RG栅极电阻，RL负载电阻，RF检测漏极电流(2) 动态特性2.3 电力场效应晶体管电力场效应晶体管 MOSFET的开关速度和的开关速度和Cin充放电有很大关系。充放电有很大关系。 可降低驱动电路内阻可降低驱动电路内阻Rs减

8、小时间常数，加快开关速度。减小时间常数，加快开关速度。 不存在少子储存效应，关断过程非常迅速。不存在少子储存效应，关断过程非常迅速。 开关时间在开关时间在10100ns之间，任务频率可达之间，任务频率可达100kHz以上，以上，是主要电力电子器件中最高的。是主要电力电子器件中最高的。 场控器件，静态时几乎不需输入电流。但在开关过程场控器件，静态时几乎不需输入电流。但在开关过程中需对输入电容充放电，仍需一定的驱动功率。中需对输入电容充放电，仍需一定的驱动功率。 开关频率越高，所需求的驱动功率越大。开关频率越高，所需求的驱动功率越大。MOSFET的开关速度的开关速度2.3 电力场效应晶体管电力场效应晶体管3)电力电力MOSFET的主要参数的主要参数电力MOSFET电压定额(1)漏极电压漏极电压UDS(2)漏极直流电流漏极直流电流ID和漏