電力場效應(yīng)晶體管（電力MOSFET）

重慶電力高等?？茖W(xué)校《電力電子》在線課程第二章電力電子器件授課教師：李燕

第四部分電力場效應(yīng)晶體管PART04特點(diǎn)種類結(jié)構(gòu)特性特點(diǎn)電力場效應(yīng)晶體管（電力MOSFET）是用柵極電壓UG來控制漏極電流ID的；它的特點(diǎn)有：1234驅(qū)動(dòng)電路簡單，需要的驅(qū)動(dòng)功率小。開關(guān)速度快，工作頻率高。熱穩(wěn)定性優(yōu)于GTR。電流容量小，耐壓低，多用于功率不超過10kW的電力電子裝置。種類電力MOSFET的種類?按導(dǎo)電溝道可分為P溝道和N溝道。?當(dāng)柵極電壓為零時(shí)漏源極之間就存在導(dǎo)電溝道的稱為耗盡型。?對于N（P）溝道器件，柵極電壓大于（小于）零時(shí)才存在導(dǎo)電溝道的稱為增強(qiáng)型。?在電力MOSFET中，主要是N溝道增強(qiáng)型。結(jié)構(gòu)電力MOSFET是單極型晶體管。?目前電力MOSFET大都采用了垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，所以又稱為VMOSFET（VerticalMOSFET），這大大提高了MOSFET器件的耐壓和耐電流能力。?按垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的差異，分為利用V型槽實(shí)現(xiàn)垂直導(dǎo)電的VVMOSFET

（VerticalV-grooveMOSFET）和具有垂直導(dǎo)電雙擴(kuò)散MOS結(jié)構(gòu)的DMOSFET（VerticalDouble-diffusedMOSFET）。?電力MOSFET也是多元集成結(jié)構(gòu)。圖2-10電力MOSFET的結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號(hào)內(nèi)部結(jié)構(gòu)斷面示意圖b)電氣圖形符號(hào)基本特性靜態(tài)特性圖2-21電力MOSFET的轉(zhuǎn)移特性和輸出特性

a)轉(zhuǎn)移特性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）UT稱為開啟電壓（或閾值電壓），輸入電壓UGS小于UT時(shí),輸出電流ID為0，UGS超過UT越多，導(dǎo)電能力越強(qiáng)，漏極電流ID越大。3）是電壓控制型器件，其輸入阻抗極高，輸入電流非常小。

基本特性靜態(tài)特性圖2-21電力MOSFET的轉(zhuǎn)移特性和輸出特性

b)輸出特性1、輸出特性1）是MOSFET的漏極伏安特性。2）截止區(qū)（對應(yīng)于GTR的截止區(qū)）、飽和區(qū)（對應(yīng)于GTR的放大區(qū)）、非飽和區(qū)（對應(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?；咎匦詣?dòng)態(tài)特性圖2-22電力MOSFET的開關(guān)過程

a)測試電路b)開關(guān)過程波形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+tfi3、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。基本特性動(dòng)態(tài)特性圖2-22電力MOSFET的開關(guān)過程

a)測試電路b)開關(guān)過程波形4、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。5、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