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 MOSFET最基础的东西,看完秒懂_消息资讯_热竞技官网

      
         
      
         



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            MOSFET最基础的东西,看完秒懂 补时间:2018-08-01

            什么是MOSFET

            MOSFET的原意是:MOS(Metal Oxide Semiconductor金属氧化物半导体),FET(Field Effect Transistor场效应晶体管),即以金属层(M)的栅极隔着氧化层(O)采用电场的效果来支配半导体(S)的场效应晶体管。

            功率MOSFET的组织

            功率MOSFET的里间组织和天然气符号如图所示,她可分为 NPN型和PNP型。NPN型通常称为N沟道型,PNP型通常称P沟道型。由图1可看出,对于N沟道型的场效应管其源极和漏极接在N型半导体上,同样对于P 沟道的场效应管其源极和漏极则接在P型半导体上。咱们了解一般三极管是由输入的水电控制输出的水电。但对于场效应管,人家出口电流是由输入的电压(或称场电压)控制,可以认为输入电流极小或没有输入电流,这使得该器件有很高的涌入阻抗,同时这也是咱们称之为场效应管的由来。




            功率MOSFET的办事原理

            截止:漏源极间加正电源,挡源极间电压为零。P基区与N浮动区之间形成的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,两极是绝缘的,因此不会有栅极电流流过。但栅极的正电压会将她下面P特区中的空穴推开,而将P特区中的少子—电子吸引到栅极下面的P特区表面

            顶UGS大于UT(开头电压或阈值电压)时,两极下P特区表面的电子浓度将超过空穴浓度,使P型半导体反型成N型而变成反型层,该反型层形成N沟道而使PN结J1消失,漏极和源极导电。

            功率MOSFET的核心特点

            静态特性: 人家转移特性和进出口特性如图2所示。


             


            漏极电流ID和栅源间电压UGS的联系称为MOSFET的转换特性,ID较大时,ID与UGS的联系近似线性,伽马射线之抽样合格率定义为跨导Gfs。


            MOSFET的漏极伏安特性(进出口特性):截止区(对应于GTR的扫尾区);饱和区(对应于GTR的放开区);非饱和区(对应于GTR的饱和区)。农林 MOSFET做事在开关状态,即在终止区和非饱和区之间往来转换。农林MOSFET漏源极之间有寄生二极管,漏源极间加反向电压时器件导通。农林 MOSFET的通行态电阻具有正温度系数,对器件并联时的均衡流有利。

            动态特性:

            人家测试电路和开关过程波形如图3所示。



             

            td(on)导通延时时间——导通延时时间是副当栅源电压上升到10%挡驱动电压时到漏电流升到规定电流的10%时所经历的年月。


            tr上升时间——上升时间是漏极电流从10%上升到90%所经历的年月。
              
            iD稳态值由漏极电源电压UE和漏极负载电阻决定。UGSP的高低和iD的稳态值有关,UGS到达UGSP下,在up图下继续升高直至到达稳态,但iD已不变。
              

            开明时间ton——开明延迟时间与上升时间之和。


            td(off)关断延时时间——关断延时时间是副当栅源电压下降到90%挡驱动电压时到漏电流降至规定电流的90%时所经历的年月。这显示电流传输到负载之前所经历的延期。

            tf下降时间——下降时间是漏极电流从90%下降到10%所经历的年月。

            关断时间toff——关断推迟时间和降低时间之和。

            明亮MOSFET的几个常用参数
            VDS,即漏源电压,这是MOSFET的一个极限参数,表示MOSFET漏极与源极之间能够担当的最大电压值。要求注意的是,以此参数是跟结温相关的,一般说来结温越高,该值最大。
             
            RDS(on),漏源导通电阻,她表示MOSFET在某一标准下导通时,漏源极之间的导通电阻。以此参数与MOSFET结温,驱动电压Vgs相关。在固定范围内,结温越高,Rds越大;驱动电压越高,Rds越小。
             
            Qg,两极电荷,是在驱动信号作用下,两极电压从0V上升至终止电压(如15V)所需的充电电荷。也就是MOSFET副截止状态到整体导通状态,驱动电路所需提供的电荷,是一番用于评估MOSFET的驱动电路驱动能力的重要参数。
             
            Id,漏极电流,漏极电流通常有几种不同之叙说方式。根据工作电流的样式有,接轨漏级电流及一定脉宽的脉冲漏极电流(Pulsed drain current)。以此参数同样是MOSFET的一个极限参数,但此最大电流值并不代表在运行过程中漏极电流能够达到这个值。她表示当壳温在某一值时,如果MOSFET做事电流为上述最大漏极电流,则结温会达到最大值。因此这个参数还跟器件封装,环境温度有关。
             
            Eoss,进出口容能量,表示输出电容Coss在MOSFET存储的功效大小。出于MOSFET的转口电容Coss有特殊明确的非线性特性,随Vds电压的转移而变化。因此如果datasheet提供了这个参数,对于评估MOSFET的开关损耗很有帮助。并非所有的MOSFET画册中都会提供这个参数,事实上大部分datasheet并不提供。
             
            Body Diode di/dt 身二极管的水电变化率,她反应了MOSFET身二极管的反向恢复特性。因为二极管是双极型器件,她受到电荷存储的影响,顶二极管反向偏置时,PN结储存的电荷必须清除,上述参数正是反应这一特性的。
             
            Vgs,挡源极最大驱动电压,这也是MOSFET的一个极限参数,表示MOSFET所能负担的最大驱动电压,一旦驱动电压超过这个极限值,即使在极短的年月内也会对栅极氧化层产生永久性伤害。一般来说,只要驱动电压不超过极限,就不会有问题。但是,一些特殊场合,因为寄生参数的生存,会对Vgs电压产生不可预料的影响,要求格外注意。
             
            SOA,安全工作区,每个MOSFET都市送出他安全工作区域,不同双极型晶体管,功率MOSFET不会表现出二次击穿,于是安全运行区域只简单从导致结温达到最大允许值时的耗散功率定义。

            功率MOSFET的选型原则
            刺探了MOSFET的股票数意义,如何根据厂商的产品手册表选择满足自己要求的产品呢?可以通过以下四步来摘取正确的MOSFET。

            1) 沟道的挑选  
            为设计选择正确器件的基本点步是决定采取N沟道还是P沟道 MOSFET.在榜首的直径应用中,顶一个MOSFET接地,而负载连接到干线电压上时,该MOSFET就做成了低压侧开关。在低压侧开关中,应采取N沟 道MOSFET,这是由于对关闭或导通器件所需电压的设想。顶MOSFET联网到总线及负载接地时,就要用高压侧开关。一般说来会在这个拓扑中应用P沟道 MOSFET,这也是由于对电压驱动的设想。 
             
            2) 电压和水电的挑选  
            预定电压越大,器件的资本就越高。根据实践经验,预定电压应当大于干线电压或 总线电压。这样才能提供足够的掩护,使MOSFET不会失效。就分选MOSFET说来,必须确定漏极至源极间可能承受的最大电压,即最大VDS.计划工程 武装需要考虑的其它安全因素包括由开关电子设备(如电机或变压器)启示的电压瞬变。不同应用的测定电压也有所不同;一般说来,分立式设备为20V、FPGA能源 为20~30V、85~220VAC采取为450~600V.  在继续导通模式下,MOSFET处于稳态,这时候电流连续通过器件。脉冲尖峰是指有恢宏电 涌(或尖峰电流)流经器件。一旦确定了那些标准下的最大电流,只需直接选择能负担这个最大电流的器件便可。 

            3) 计算导通损耗  
            MOSFET器件的 功率耗损可由Iload2×RDS(ON)计算,出于导通电阻随温度变化,于是功率耗损也会随之按比例变化。对便携式设计来说,利用较低的电压比较容易 (较为普遍),而对于核工业设计,可利用较高的电压。瞩目RDS(ON)雷达会随着电流轻微上升。关于RDS(ON)雷达的各族电气参数变化可在书商提供 的技能资料表中查到。 
             
            4) 计算系统之散热要求  
            计划人员必须考虑两种不同之情形,即最坏情况和实际状况。提议使用针对最坏情况之算计结果,因为这 个结果提供更大的平安余量,能确保系统不会失效。在MOSFET的史料表上还有部分需要注意的监测数据;比如封装器件的半导体结与环境之间的热阻,以及最 大的结温。
              
            开关损耗其实也是一番很重大的指标。导通瞬间的电压电流乘积相当大,稳定水平上决定了器件的开关性能。不过,如果系统对开关性能要求比较高,可以选择栅极电荷QG比起小的直径MOSFET。


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