功率场效应晶体管(MOSFET)原理

http://blog.csdn.net/zyboy2000/article/details/4167892

二、电力场效应管的静态特性和主要参数

　　Power MOSFET静态特性主要指输出特性和转移特性，与静态特性对应的主要参数有漏极击穿电压、漏极额定电压、漏极额定电流和栅极开启电压等。{{分页}}

1、 静态特性

（1） 输出特性

　　输出特性即是漏极的伏安特性。特性曲线，如图2(b)所示。由图所见，输出特性分为截止、饱和与非饱和3个区域。这里饱和、非饱和的概念与GTR不同。饱和是指漏极电流I_D不随漏源电压U_DS的增加而增加，也就是基本保持不变；非饱和是指地U_CS一定时，I_D随U_DS增加呈线性关系变化。

（2） 转移特性

　　转移特性表示漏极电流I_D与栅源之间电压U_GS的转移特性关系曲线，如图2(a)所示。转移特性可表示出器件的放大能力，并且是与GTR中的电流增益β相似。由于PowerMOSFET是压控器件，因此用跨导这一参数来表示。跨导定义为

                          （1）

　　图中U_T为开启电压，只有当U_GS=U_T时才会出现导电沟道，产生漏极电流I_D。

2、  主要参数

（1）       漏极击穿电压BU_D

　　BU_D是不使器件击穿的极限参数，它大于漏极电压额定值。BU_D随结温的升高而升高，这点正好与GTR和GTO相反。

（2）       漏极额定电压U_D

　　U_D是器件的标称额定值。

（3）       漏极电流I_D和I_DM

　　I_D是漏极直流电流的额定参数；I_DM是漏极脉冲电流幅值。

（4）       栅极开启电压U_T

　　U_T又称阀值电压，是开通Power MOSFET的栅-源电压，它为转移特性的特性曲线与横轴的交点。施加的栅源电压不能太大，否则将击穿器件。

（5）       跨导g_m

　　g_m是表征Power MOSFET 栅极控制能力的参数。

对于N沟道增强型

Ugs<Ut时候， 处于截止状态

Ugs>Ut时候， 处于非饱（可变电阻）区或饱和区

非饱和区：Uds<Ugs-Ut    0<Id<Idss  

 饱和区：Uds>Ugs-Ut      Id=Idss     (Ut为开启电压,Idss饱和漏电流）

Ugs越大，Idss饱和电流的值也越大（图二(b)可以看出）

所谓增强型是指：当VGS=0时管子是呈截止状态，加上正确的VGS后，多数载流子被吸引到栅极，从而“增强”了该区域的载流子，形成导电沟道。耗尽型则是指，当VGS=0时即形成沟道，加上正确的VGS时，能使多数载流子流出沟道，因而“耗尽”了载流子，使管子转向截止。

 

1，MOS管种类和结构
MOSFET管是FET的一种（另一种是JFET），可以被制造成增强型或耗尽型，P沟道或N沟道共4种类型，但实际应用的只有增强型的N沟道MOS管和增强型的P沟道MOS管，所以通常提到NMOS，或者PMOS指的就是这两种。
至于为什么不使用耗尽型的MOS管，不建议刨根问底。 对于这两种增强型MOS管，比较常用的是NMOS。原因是导通电阻小，且容易制造。所以开关电源和马达驱动的应用中，一般都用NMOS。下面的介绍中，也多以NMOS为主。
MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在，这不是我们需要的，而是由于制造工艺限制产生的。寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路的时候要麻烦一些，但没有办法避免，后边再详细介绍。

二、电力场效应管的静态特性和主要参数

　　Power MOSFET静态特性主要指输出特性和转移特性，与静态特性对应的主要参数有漏极击穿电压、漏极额定电压、漏极额定电流和栅极开启电压等。{{分页}}

1、 静态特性

（1） 输出特性

　　输出特性即是漏极的伏安特性。特性曲线，如图2(b)所示。由图所见，输出特性分为截止、饱和与非饱和3个区域。这里饱和、非饱和的概念与GTR不同。饱和是指漏极电流I_D不随漏源电压U_DS的增加而增加，也就是基本保持不变；非饱和是指地U_CS一定时，I_D随U_DS增加呈线性关系变化。

（2） 转移特性

　　转移特性表示漏极电流I_D与栅源之间电压U_GS的转移特性关系曲线，如图2(a)所示。转移特性可表示出器件的放大能力，并且是与GTR中的电流增益β相似。由于PowerMOSFET是压控器件，因此用跨导这一参数来表示。跨导定义为

                          （1）

　　图中U_T为开启电压，只有当U_GS=U_T时才会出现导电沟道，产生漏极电流I_D。

2、  主要参数

（1）       漏极击穿电压BU_D

　　BU_D是不使器件击穿的极限参数，它大于漏极电压额定值。BU_D随结温的升高而升高，这点正好与GTR和GTO相反。

（2）       漏极额定电压U_D

　　U_D是器件的标称额定值。

（3）       漏极电流I_D和I_DM

　　I_D是漏极直流电流的额定参数；I_DM是漏极脉冲电流幅值。

（4）       栅极开启电压U_T

　　U_T又称阀值电压，是开通Power MOSFET的栅-源电压，它为转移特性的特性曲线与横轴的交点。施加的栅源电压不能太大，否则将击穿器件。

（5）       跨导g_m

　　g_m是表征Power MOSFET 栅极控制能力的参数。

对于N沟道增强型

Ugs<Ut时候， 处于截止状态

Ugs>Ut时候， 处于非饱（可变电阻）区或饱和区

非饱和区：Uds<Ugs-Ut    0<Id<Idss  

 饱和区：Uds>Ugs-Ut      Id=Idss     (Ut为开启电压,Idss饱和漏电流）

Ugs越大，Idss饱和电流的值也越大（图二(b)可以看出）

所谓增强型是指：当VGS=0时管子是呈截止状态，加上正确的VGS后，多数载流子被吸引到栅极，从而“增强”了该区域的载流子，形成导电沟道。耗尽型则是指，当VGS=0时即形成沟道，加上正确的VGS时，能使多数载流子流出沟道，因而“耗尽”了载流子，使管子转向截止。

 

1，MOS管种类和结构
MOSFET管是FET的一种（另一种是JFET），可以被制造成增强型或耗尽型，P沟道或N沟道共4种类型，但实际应用的只有增强型的N沟道MOS管和增强型的P沟道MOS管，所以通常提到NMOS，或者PMOS指的就是这两种。
至于为什么不使用耗尽型的MOS管，不建议刨根问底。 对于这两种增强型MOS管，比较常用的是NMOS。原因是导通电阻小，且容易制造。所以开关电源和马达驱动的应用中，一般都用NMOS。下面的介绍中，也多以NMOS为主。
MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在，这不是我们需要的，而是由于制造工艺限制产生的。寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路的时候要麻烦一些，但没有办法避免，后边再详细介绍。