細說電力MOSFET特性、參數、注意事項、種類、特點

電力MOSFET-細說電力MOSFET特性、參數、注意事項、種類、特點

電力MOSFET簡介

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

電力MOSFET種類

按導電溝道可分為P溝道和N溝道：

1、耗盡型——當柵極電壓為零時漏源極之間就存在導電溝道

2、增強型——對于N（P）溝道器件，柵極電壓大于（小于）零時才存在導電溝道，電力MOSFET主要是N溝道增強型。

電力MOSFET特點

1、用柵極電壓來控制漏極電流

2、驅動電路簡單，需要的驅動功率小

3、開關速度快，工作頻率高

4、熱穩定性優于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）靜態特性

（1）轉移特性

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

2.ID較大時，ID與UGS的關系近似線性，曲線的斜率被定義為MOSFET的跨導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的轉移特性和輸出特性 a) 轉移特性

（2）輸出特性

1.是MOSFET的漏極伏安特性。

2.截止區（對應于GTR的截止區）、飽和區（對應于GTR的放大區）、非飽和區（對應于GTR的飽和區）三個區域，飽和是指漏源電壓增加時漏極電流不再增加，非飽和是指漏源電壓增加時漏極電流相應增加。

3.工作在開關狀態，即在截止區和非飽和區之間來回轉換。

4.本身結構所致，漏極和源極之間形成了一個與MOSFET反向并聯的寄生二極管。

5.通態電阻具有正溫度系數，對器件并聯時的均流有利。

電力MOSFET的轉移特性和輸出特性 b) 輸出特性

（3）動態特性

1.開通過程

開通延遲時間td(on)

電流上升時間tr

電壓下降時間tfv

開通時間ton= td(on)+tr+ tfv

2.關斷過程

關斷延遲時間td(off)

電壓上升時間trv

電流下降時間tfi

關斷時間toff = td(off)+trv+tfi

3.MOSFET的開關速度和其輸入電容的充放電有很大關系，可以降低柵極驅動電路的內阻Rs，從而減小柵極回路的充放電時間常數，加快開關速度。

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

電力MOSFET主要參數

除跨導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型半導體中的多數載流子-電子由源極出發，經過溝道到達漏極形成漏極電流ID。

電力MOSFET注意事項

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。在干燥環境中，活動的人體電位可達數千伏甚至上萬伏，所以人體是引起電力MOSFET靜電擊穿的主要電荷源之一。

防止靜電擊穿時應注意：

(1)在MOSFET測試和接人電路之前，應存放在靜電包裝袋、導電材料或金屬容器中，不能放在塑料盒或塑料袋中。取用時應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，工作臺和烙鐵都必須良好接地，焊接時電烙鐵功率應不超過25W，最好是用內熱式烙鐵。先焊柵極，后焊漏極與源極。

(3)在測試MOSFET時，測量儀器和工作臺都必須良好接地，并盡量減少相同儀器的使用次數和使用時間，從而盡快作業。MOsFET的三個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，電壓和電流都必須先恢復到零。

(4)注意柵極電壓不要過限。有些型號的電力MOSFET內部輸入端接有齊納保護二極管，這種器件柵源間的反向電壓不得超過0．3V，對于內部未設齊納保護：極管的器件，應在柵源同外接齊納保護二極管或外接其他保護電路。

(5)使用MOSFET時，盡最不穿易產生靜電荷的服裝(如尼龍服裝)。

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

2、防止偶然性振蕩損壞器件

(1)場效應晶體管互導大小與工作區有關，電壓越低則越高。

(2)結型場效應晶體管的豫、漏極可以互換使用。

(3)絕緣柵型場效應晶體管．在柵極開路時極易受周圍磁場作用，會產生瞬問高電壓使柵極擊穿。故在存放時，應將三個引腳短路，防止靜電感應電荷擊穿絕緣柵。

(4)工作點的選擇，應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值。

(5)測試絕緣柵場效應晶體管時，測試儀器應良好接地，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晶體管性能差。