功率场效应晶体管使用多单元集成结构,一个器件由数千个小MOSFET组成。
图3(a)所示的N沟道增强型双扩散功率场效应晶体管的单元的局部视图。
电气符号如图1(b)所示。
功率场效应晶体管具有三个端子:漏极D,源极S和栅极G.当漏极连接到电源并且源极连接到负电源时,栅极和源极之间的电压是零,通道不导通,管关闭。
如果在栅极和源极之间施加正向电压UGS,并且使UGS大于或等于管的导通电压UT,则管接通,并且电流ID在漏极和源极之间流动。
UGS超过UT越大,导电性越强,漏极电流越大。
1.静态特性;其传输特性和输出特性如图2所示。
漏极电流ID和栅极 - 源极电压UGS之间的关系称为MOSFET的传输特性。
当ID很大时,ID和UGS之间的关系近似是线性的。
曲线的斜率定义为跨导Gfs MOSFET的漏极伏安特性(输出特性)。
):截止区域(对应于GTR的截止区域);饱和区域(对应于GTR的扩大区域);不饱和区域(对应于GTR的饱和区域)。
功率MOSFET在开关状态下工作,即在截止区域和不饱和区域之间来回切换。
在功率MOSFET的漏极和源极之间存在寄生二极管,并且当在漏极和源极之间施加反向电压时,器件导通。
功率MOSFET的导通电阻具有正温度系数,这对于器件并联连接时的电流共享是有利的。
2,动态特性;其测试电路和开关过程波形如图3所示。
开启过程;开启延迟时间td(on) - 前沿达到uGS = UT和iD开始之间的时间间隔;上升时间tr从uT上升到MOSFET进入不饱和区域的栅极电压UGSP的时间段.iD稳态值由漏极电源电压UE和漏极负载电阻决定。
UGSP的大小与iD的稳态值有关。
在UGS到达UGSP后,它继续上升直到达到稳定状态,但iD没有改变。
开启时间ton - 开启延迟时间和上升时间的总和。
关断延迟时间td(关闭) - 上升到零,Cin通过Rs和RG放电,并且当指数下降到UGSP时,uGS开始减小到零。
下降时间tf-uGS从UGSP继续下降,iD减小,并且uGS关闭时间toff-关闭延迟时间和下降时间之和。
除了跨导Gfs,导通电压UT和td(on),tr,td(off)和tf:(1)漏极电压UDS(2)漏极直流电流ID和漏极脉冲电流幅度IDM(3)栅极源极电压UGS(4)根据导电沟道,极间电容1可以分为P沟道和N沟道。
2,根据栅极电压幅度可分为耗尽型和增强型。
耗尽模式:当栅极电压为零时,漏极和源极之间存在导电沟道。
增强:对于N(P)通道器件,当栅极电压大于(小于)零时,存在导电沟道。
功率场效应晶体管主要是N沟道增强型。
●驱动电路简单,所需驱动功率小。
●开关速度快,工作频率高。
●热稳定性优于GTR。
●电流容量小,耐压低。
通常,它仅适用于功率不超过10kW的电力电子设备。