本文中,小編將對功率MOSFET的正反向導通等效電路予以介紹,如果你想對功率MOSFET的詳細情況有所認識,或者想要增進對它的了解程度,不妨請看以下內(nèi)容哦。
一、功率MOSFET
功率MOSFET的內(nèi)部結構和電氣符號如圖1所示;其導通時只有一種極性的載流子(多子)參與導電,是單極型晶體管。導電機理與小功率mos管相同,但結構上有較大區(qū)別,小功率MOS管是橫向導電器件,功率MOSFET大都采用垂直導電結構,又稱為VMOSFET(Vertical MOSFET),大大提高了MOSFET器件的耐壓和耐電流能力。功率MOSFET為多元集成結構,如國際整流器公司(International Rectifier)的HEXFET采用了六邊形單元;西門子公司(Siemens)的SIPMOSFET采用了正方形單元;摩托羅拉公司(Motorola)的TMOS采用了矩形單元按“品”字形排列。
功率MOSFET工作原理如下:
截止:漏源極間加正電源,柵源極間電壓為零。P基區(qū)與N漂移區(qū)之間形成的PN結J1反偏,漏源極之間無電流流過。
導電:在柵源極間加正電壓UGS,柵極是絕緣的,所以不會有柵極電流流過。但柵極的正電壓會將其下面P區(qū)中的空穴推開,而將P區(qū)中的少子—電子吸引到柵極下面的P區(qū)表面
當UGS大于UT(開啟電壓或閾值電壓)時,柵極下P區(qū)表面的電子濃度將超過空穴濃度,使P型半導體反型成N型而成為反型層,該反型層形成N溝道而使PN結J1消失,漏極和源極導電。
二、功率MOSFET的正反向導通等效電路集錦
1、功率MOSFET的正向導通等效電路
等效電路 說明: 功率 MOSFET 正向導通時可用一電阻等效,該電阻與溫度有關,溫度升高,該電阻變大;它還與門極驅動電壓的大小有關,驅動電壓升高,該電阻變小。詳細的關系曲線可從制造商的手冊中獲得。
2、功率MOSFET的反向導通等效電路
等效電路(門極不加控制) 說明: 即內(nèi)部二極管的等效電路,可用一電壓降等效,此二極管為MOSFET 的體二極管,多數(shù)情況下,因其特性很差,要避免使用。
3、功率MOSFET的反向導通等效電路
等效電路(門極加控制) 說明: 功率 MOSFET 在門級控制下的反向導通,也可用一電阻等效,該電阻與溫度有關,溫度升高,該電阻變大;它還與門極驅動電壓的大小有關,驅動電壓升高,該電阻變小。詳細的關系曲線可從制造商的手冊中獲得。此工作狀態(tài)稱為MOSFET 的同步整流工作,是低壓大電流輸出開關電源中非常重要的一種工作狀態(tài)。
4、功率MOSFET的正向截止等效電路
等效電路 說明: 功率 MOSFET 正向截止時可用一電容等效,其容量與所加的正向電壓、環(huán)境溫度等有關,大小可從制造商的手冊中獲得。
功率MOSFET的穩(wěn)態(tài)特性總結 (1):功率MOSFET 穩(wěn)態(tài)時的電流/電壓曲線
(2):說明 功率 MOSFET 正向飽和導通時的穩(wěn)態(tài)工作點:
當門極不加控制時,其反向導通的穩(wěn)態(tài)工作點同二極管。 (3):穩(wěn)態(tài)特性總結
門極與源極間的電壓Vgs 控制器件的導通狀態(tài);當VgsVth時,器件處于導通狀態(tài);器件的通態(tài)電阻與Vgs有關,Vgs大,通態(tài)電阻小;多數(shù)器件的Vgs為 12V-15V ,額定值為+-30V;
器件的漏極電流額定是用它的有效值或平均值來標稱的;只要實際的漏極電流有效值沒有超過其額定值,保證散熱沒問題,則器件就是安全的;
器件的通態(tài)電阻呈正溫度系數(shù),故原理上很容易并聯(lián)擴容,但實際并聯(lián)時,還要考慮驅動的對稱性和動態(tài)均流問題;
目前的 Logic-Level的功率 MOSFET,其Vgs只要 5V,便可保證漏源通態(tài)電阻很小;
器件的同步整流工作狀態(tài)已變得愈來愈廣泛,原因是它的通態(tài)電阻非常小(目前最小的為2-4 毫歐),在低壓大電流輸出的DC/DC 中已是最關鍵的器件;
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