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功率場效應晶體管
閱讀�18474時間�2011-05-12 14:29:42

  功率場效�晶體�(Power MOSFET),又稱電力場效應晶體�,是一種單極型的電壓控制器�。它具有自關斷能�,而且有驅動功率小,開關速度�、無二次擊穿、安全工作區(qū)寬等特點,適用于小功率電力電子裝�。由于其易于驅動和開關頻率可高達500kHz,特別適于高頻化電力電子裝置。功率場效應晶體管也分為結型和絕緣柵�,但通常主要指絕緣柵型中的MOS型�

結構及原�

  電力場效應晶體管采用多單元集成結�,一個器件由成千上萬個小的MOSFET組成。N溝道增強型雙擴散電力場效應晶體管一個單元的部面�,如�1(a)所示。電氣符�,如�1(b)所��

功率場效應晶體管結構

  電力場效應晶體管�3個端子:漏極D、源極S和柵極G。當漏極接電源正,源極接電源負時,柵極和源極之間電壓�0,溝道不導電,管子處于截歀如果在柵極和源極之間加一正向電壓UGS,并且使UGS大于或等于管子的開啟電壓UT,則管子開�,在漏、源極間流過電流ID。UGS超過UT越大,導電能力越�,漏極電流越�

特�

  1、靜�(tài)特�;其轉移特性和輸出特性如�2所��

轉移特性和輸出特性

  漏極電流ID和柵源間電壓UGS的關系稱為MOSFET的轉移特�,ID較大�,ID與UGS的關系近似線�,曲線的斜率定義為跨導Gfs

  MOSFET的漏極伏安特性(輸出特性):截止區(qū)(對應于GTR的截止區(qū));飽和區(qū)(對應于GTR的放大區(qū)�;非飽和區(qū)(對應于GTR的飽和區(qū)�。電力MOSFET工作在開關狀�(tài),即在截止區(qū)和非飽和區(qū)之間來回轉換。電力MOSFET漏源極之間有寄生二極�,漏源極間加反向電壓時器件導�。電力MOSFET的通態(tài)電阻具有正溫度系數,對器件并聯時的均流有��

  2、動�(tài)特�;其測試電路和開關過程波形如�3所示�

測試電路和開關過程波形

  開通過�;開通延遲時間td(on) —up前沿時刻到uGS=UT并開始出現iD的時刻間的時間段�

  上升時間tr� uGS從uT上升到MOSFET進入非飽和區(qū)的柵壓UGSP的時間段�

  iD�(wěn)�(tài)值由漏極電源電壓UE和漏極負載電阻決定。UGSP的大小和iD的穩(wěn)�(tài)值有�,UGS達到UGSP后,在up作用下繼�(xù)升高直至達到�(wěn)�(tài),但iD已不��

  開通時間ton—開通延遲時間與上升時間之和�

  關斷延遲時間td(off) —up下降到零起,Cin通過Rs和RG放電,uGS按指數曲線下降到UGSP時,iD開始減小為零的時間段�

  下降時間tf� uGS從UGSP繼續(xù)下降�,iD減小,到uGS

  關斷時間toff—關斷延遲時間和下降時間之和�

主要參數

  除跨導Gfs、開啟電壓UT以及td(on)、tr、td(off)和tf之外還有�

  (1)漏極電壓UDS

  (2)漏極直流電流ID和漏極脈沖電流幅值IDM

  (3)柵源電壓UGS

  (4)極間電容

種類

  1、按導電溝道可分為P溝道和N溝道�

  2、按柵極電壓幅值可分為耗盡型和增強��

  耗盡型:當柵極電壓為零時漏源極之間就存在導電溝道�

  增強型:對于N(P)溝道器�,柵極電壓大于(小于)零時才存在導電溝道�

  功率場效應晶體管主要是N溝道增強��

特點

    �驅動電路簡單,需要的驅動功率��

  ●開關速度快,工作頻率��

  ●熱�(wěn)定性優(yōu)于GTR�

  ●電流容量小,耐壓�,一般只適用于功率不超過10kW的電力電子裝� �

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