電力MOSFET-細(xì)說電力MOSFET特性、參數(shù)、注意事項(xiàng)、種類、特點(diǎn)

電力MOSFET簡介

電力MOSFET又名電力場效應(yīng)晶體管分為結(jié)型和絕緣柵型，通常主要指絕緣柵型中的MOS型（Metal Oxide Semiconductor FET），簡稱電力MOSFET（Power MOSFET），結(jié)型電力場效應(yīng)晶體管一般稱作靜電感應(yīng)晶體管。

電力MOSFET種類

按導(dǎo)電溝道可分為P溝道和N溝道：

1、耗盡型——當(dāng)柵極電壓為零時(shí)漏源極之間就存在導(dǎo)電溝道

2、增強(qiáng)型——對(duì)于N（P）溝道器件，柵極電壓大于（小于）零時(shí)才存在導(dǎo)電溝道，電力MOSFET主要是N溝道增強(qiáng)型。

電力MOSFET特點(diǎn)

1、用柵極電壓來控制漏極電流

2、驅(qū)動(dòng)電路簡單，需要的驅(qū)動(dòng)功率小

3、開關(guān)速度快，工作頻率高

4、熱穩(wěn)定性優(yōu)于GTR

5、電流容量小，耐壓低，一般只適用于功率不超過10kW的電力電子裝置

電力MOSFET的基本特性

電力MOSFET的基本特性詳解：

（一）靜態(tài)特性

（1）轉(zhuǎn)移特性

1.指漏極電流ID和柵源間電壓UGS的關(guān)系，反映了輸入電壓和輸出電流的關(guān)系。

2.ID較大時(shí)，ID與UGS的關(guān)系近似線性，曲線的斜率被定義為MOSFET的跨導(dǎo)Gfs，即：

3.是電壓控制型器件，其輸入阻抗極高，輸入電流非常小。

電力MOSFET的轉(zhuǎn)移特性和輸出特性 a) 轉(zhuǎn)移特性

（2）輸出特性

1.是MOSFET的漏極伏安特性。

2.截止區(qū)（對(duì)應(yīng)于GTR的截止區(qū)）、飽和區(qū)（對(duì)應(yīng)于GTR的放大區(qū)）、非飽和區(qū)（對(duì)應(yīng)于GTR的飽和區(qū)）三個(gè)區(qū)域，飽和是指漏源電壓增加時(shí)漏極電流不再增加，非飽和是指漏源電壓增加時(shí)漏極電流相應(yīng)增加。

3.工作在開關(guān)狀態(tài)，即在截止區(qū)和非飽和區(qū)之間來回轉(zhuǎn)換。

4.本身結(jié)構(gòu)所致，漏極和源極之間形成了一個(gè)與MOSFET反向并聯(lián)的寄生二極管。

5.通態(tài)電阻具有正溫度系數(shù)，對(duì)器件并聯(lián)時(shí)的均流有利。

電力MOSFET的轉(zhuǎn)移特性和輸出特性 b) 輸出特性

（3）動(dòng)態(tài)特性

1.開通過程

開通延遲時(shí)間td(on)

電流上升時(shí)間tr

電壓下降時(shí)間tfv

開通時(shí)間ton= td(on)+tr+ tfv

2.關(guān)斷過程

關(guān)斷延遲時(shí)間td(off)

電壓上升時(shí)間trv

電流下降時(shí)間tfi

關(guān)斷時(shí)間toff = td(off)+trv+tfi

3.MOSFET的開關(guān)速度和其輸入電容的充放電有很大關(guān)系，可以降低柵極驅(qū)動(dòng)電路的內(nèi)阻Rs，從而減小柵極回路的充放電時(shí)間常數(shù)，加快開關(guān)速度。

電力MOSFET的開關(guān)過程 a)測試電路 b) 開關(guān)過程波形不存在少子儲(chǔ)存效應(yīng)，因而其關(guān)斷過程是非常迅速的。開關(guān)時(shí)間在10~100ns之間，其工作頻率可達(dá)100kHz以上，是主要電力電子器件中最高的。在開關(guān)過程中需要對(duì)輸入電容充放電，仍需要一定的驅(qū)動(dòng)功率，開關(guān)頻率越高，所需要的驅(qū)動(dòng)功率越大。

電力MOSFET主要參數(shù)

除跨導(dǎo)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——電力MOSFET電壓定額

(2)漏極直流電流ID和漏極脈沖電流幅值IDM——電力MOSFET電流定額

(3)柵源電壓UGS—— UGS>20V將導(dǎo)致絕緣層擊穿 。

(4)極間電容——極間電容CGS、CGD和CDS

間加正向電壓使N型半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子-電子由源極出發(fā)，經(jīng)過溝道到達(dá)漏極形成漏極電流ID。

電力MOSFET注意事項(xiàng)

1、防止靜電擊穿

靜電擊穿有兩種形式：一是電壓型，即柵極的薄氧化層發(fā)生擊穿而形成針孔，使柵極和源極間短路，或者使柵極和漏極間短路；

二是功率型，即金屬化薄膜鋁條被熔斷，造成柵極開路或者是源極開路。造成靜電擊穿的電荷源可能是器件本身，也可能是與之接觸的外部帶電物體，或帶電人體。在干燥環(huán)境中，活動(dòng)的人體電位可達(dá)數(shù)千伏甚至上萬伏，所以人體是引起電力MOSFET靜電擊穿的主要電荷源之一。

防止靜電擊穿時(shí)應(yīng)注意：

(1)在MOSFET測試和接人電路之前，應(yīng)存放在靜電包裝袋、導(dǎo)電材料或金屬容器中，不能放在塑料盒或塑料袋中。取用時(shí)應(yīng)拿管殼部分而不是引線部分。工作人員需通過腕帶良好接地。

(2)將MOSFET接入電路時(shí)，工作臺(tái)和烙鐵都必須良好接地，焊接時(shí)電烙鐵功率應(yīng)不超過25W，最好是用內(nèi)熱式烙鐵。先焊柵極，后焊漏極與源極。

(3)在測試MOSFET時(shí)，測量儀器和工作臺(tái)都必須良好接地，并盡量減少相同儀器的使用次數(shù)和使用時(shí)間，從而盡快作業(yè)。MOsFET的三個(gè)電極未全部接入測試儀器或電路前．不要施加電壓。改換測試范圍時(shí)，電壓和電流都必須先恢復(fù)到零。

(4)注意柵極電壓不要過限。有些型號(hào)的電力MOSFET內(nèi)部輸入端接有齊納保護(hù)二極管，這種器件柵源間的反向電壓不得超過0．3V，對(duì)于內(nèi)部未設(shè)齊納保護(hù)：極管的器件，應(yīng)在柵源同外接齊納保護(hù)二極管或外接其他保護(hù)電路。

(5)使用MOSFET時(shí)，盡最不穿易產(chǎn)生靜電荷的服裝(如尼龍服裝)。

(6)在操作現(xiàn)場，要盡量回避易帶電的絕緣體(特別是化學(xué)纖維和靼料易帶電)和使用導(dǎo)電性物質(zhì)。

2、防止偶然性振蕩損壞器件

(1)場效應(yīng)晶體管互導(dǎo)大小與工作區(qū)有關(guān)，電壓越低則越高。

(2)結(jié)型場效應(yīng)晶體管的豫、漏極可以互換使用。

(3)絕緣柵型場效應(yīng)晶體管．在柵極開路時(shí)極易受周圍磁場作用，會(huì)產(chǎn)生瞬問高電壓使柵極擊穿。故在存放時(shí)，應(yīng)將三個(gè)引腳短路，防止靜電感應(yīng)電荷擊穿絕緣柵。

(4)工作點(diǎn)的選擇，應(yīng)不得超過額定漏源電壓、柵源電壓、耗散功率及最大電流所允許的數(shù)值。

(5)測試絕緣柵場效應(yīng)晶體管時(shí)，測試儀器應(yīng)良好接地，以免擊穿柵極。

(6)需采取防潮措施，防止由于輸入阻抗下降造成場效應(yīng)晶體管性能差。

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