功率mosfet(powermosfet)的(功率場效應(yīng)管mosfet有哪些)

1.功率場效應(yīng)管mosfet有哪些

功率場效應(yīng)管開關(guān)電路圖：

向左轉(zhuǎn)|向右轉(zhuǎn)

場效應(yīng)管導(dǎo)通時(shí)，漏溝道電阻有幾千MΩ。所以，場效應(yīng)客可以構(gòu)成比較理想的低頻開關(guān)。場效應(yīng)管的極間電容不利于高頻信號(hào)的隔離，從而增大了響應(yīng)時(shí)間，限制了最高工作頻率。

功率MOS場效應(yīng)晶體管也分為結(jié)型和絕緣柵型，但通常主要指絕緣柵型中的MOS型（Metal Oxide Semiconductor FET），簡稱功率MOSFET(Power MOSFET)。結(jié)型功率場效應(yīng)晶體管一般稱作靜電感應(yīng)晶體管（Static Induction Transistor——SIT）。其特點(diǎn)是用柵極電壓來控制漏極電流，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，但其電流容量小，耐壓低，一般只適用于功率不超過10kW的電力電子裝置。

2.什么是VMOS管、DMOS管、TMOS管

什么是 MOSFET “MOSFET” 是英文 MetalOxide Semicoductor Field Effect Transistor 的縮寫，譯成中文是 “ 金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管 ” 。

它是由金屬、氧化物 （SiO2 或 SiN） 及半導(dǎo)體三種材料制成的器件。 所謂功率 MOSFET(Power MOSFET) 是指它能輸出較大的工作電流 （ 幾安到幾十安 ） ，用于功率輸出級(jí)的器件。

MOSFET 的結(jié)構(gòu) 圖 1 是典型平面 N 溝道增強(qiáng)型 MOSFET 的剖面圖。它用一塊 P 型硅半導(dǎo)體材料作襯底 （ 圖 la） ，在其面上擴(kuò)散了兩個(gè) N 型區(qū) （ 圖 lb） ，再在上面覆蓋一層二氧化硅 （SiQ2） 絕緣層 （ 圖 lc） ，最后在 N 區(qū)上方用腐蝕的方法做成兩個(gè)孔，用金屬化的方法分別在絕緣層上及兩個(gè)孔內(nèi)做成三個(gè)電極： G（ 柵極 ） 、S（ 源極 ） 及 D（ 漏極 ） ，如圖 1d 所示。

從圖 1 中可以看出柵極 G 與漏極 D 及源極 S 是絕緣的， D 與 S 之間有兩個(gè) PN 結(jié)。一般情況下，襯底與源極在內(nèi)部連接在一起。

圖 1 是 N 溝道增強(qiáng)型 MOSFET 的基本結(jié)構(gòu)圖。為了改善某些參數(shù)的特性，如提高工作電流、提高工作電壓、降低導(dǎo)通電阻、提高開關(guān)特性等有不同的結(jié)構(gòu)及工藝，構(gòu)成所謂 VMOS 、DMOS 、TMOS 等結(jié)構(gòu)。

圖 2 是一種 N 溝道增強(qiáng)型功率 MOSFET 的結(jié)構(gòu)圖。雖然有不同的結(jié)構(gòu)，但其工作原理是相同的，這里就不一一介紹了。

請(qǐng)看：都是MOS管，只是工藝和參數(shù)不同。 。

3.如何正確掌握選擇MOSFET的技巧

MOSFET有兩大類型：N溝道和P溝道。在功率系統(tǒng)中，MOSFET可被看成電氣開關(guān)。當(dāng)在N溝道MOSFET的柵極和源極間加上正電壓時(shí)，其開關(guān)導(dǎo)通。導(dǎo)通時(shí)，電流可經(jīng)開關(guān)從漏極流向源極。漏極和源極之間存在一個(gè)內(nèi)阻，稱為導(dǎo)通電阻RDS(ON)。必須清楚MOSFET的柵極是個(gè)高阻抗端，因此，總是要在柵極加上一個(gè)電壓。如果柵極為懸空，器件將不能按設(shè)計(jì)意圖工作，并可能在不恰當(dāng)?shù)臅r(shí)刻導(dǎo)通或關(guān)閉，導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生潛在的功率損耗。當(dāng)源極和柵極間的電壓為零時(shí)，開關(guān)關(guān)閉，而電流停止通過器件。雖然這時(shí)器件已經(jīng)關(guān)閉，但仍然有微小電流存在，這稱之為漏電流，即IDSS。

第一步：選用N溝道還是P溝道

為設(shè)計(jì)選擇正確器件的第一步是決定采用N溝道還是P溝道MOSFET。在典型的功率應(yīng)用中，當(dāng)一個(gè)MOSFET接地，而負(fù)載連接到干線電壓上時(shí)，該MOSFET就構(gòu)成了低壓側(cè)開關(guān)。在低壓側(cè)開關(guān)中，應(yīng)采用N溝道MOSFET，這是出于對(duì)關(guān)閉或?qū)ㄆ骷桦妷旱目紤]。當(dāng)MOSFET連接到總線及負(fù)載接地時(shí)，就要用高壓側(cè)開關(guān)。通常會(huì)在這個(gè)拓?fù)渲胁捎肞溝道MOSFET，這也是出于對(duì)電壓驅(qū)動(dòng)的考慮。要選擇適合應(yīng)用的器件，必須確定驅(qū)動(dòng)器件所需的電壓，以及在設(shè)計(jì)中最簡易執(zhí)行的方法。下一步是確定所需的額定電壓，或者器件所能承受的最大電壓。額定電壓越大，器件的成本就越高。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，額定電壓應(yīng)當(dāng)大于干線電壓或總線電壓。這樣才能提供足夠的保護(hù)，使MOSFET不會(huì)失效。就選擇MOSFET而言，必須確定漏極至源極間可能承受的最大電壓，即最大VDS。知道MOSFET能承受的最大電壓會(huì)隨溫度而變化這點(diǎn)十分重要。設(shè)計(jì)人員必須在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)測(cè)試電壓的變化范圍。額定電壓必須有足夠的余量覆蓋這個(gè)變化范圍，確保電路不會(huì)失效。設(shè)計(jì)工程師需要考慮的其他安全因素包括由開關(guān)電子設(shè)備（如電機(jī)或變壓器）誘發(fā)的電壓瞬變。不同應(yīng)用的額定電壓也有所不同；通常，便攜式設(shè)備為20V、FPGA電源為20~30V、85~220VAC應(yīng)用為450~600V。

第二步：確定額定電流

第二步是選擇MOSFET的額定電流。視電路結(jié)構(gòu)而定，該額定電流應(yīng)是負(fù)載在所有情況下能夠承受的最大電流。與電壓的情況相似，設(shè)計(jì)人員必須確保所選的MOSFET能承受這個(gè)額定電流，即使在系統(tǒng)產(chǎn)生尖峰電流時(shí)。兩個(gè)考慮的電流情況是連續(xù)模式和脈沖尖峰。在連續(xù)導(dǎo)通模式下，MOSFET處于穩(wěn)態(tài)，此時(shí)電流連續(xù)通過器件。脈沖尖峰是指有大量電涌（或尖峰電流）流過器件。一旦確定了這些條件下的最大電流，只需直接選擇能承受這個(gè)最大電流的器件便可。選好額定電流后，還必須計(jì)算導(dǎo)通損耗。在實(shí)際情況下，MOSFET并不是理想的器件，因?yàn)樵趯?dǎo)電過程中會(huì)有電能損耗，這稱之為導(dǎo)通損耗。MOSFET在“導(dǎo)通”時(shí)就像一個(gè)可變電阻，由器件的RDS(ON)所確定，并隨溫度而顯著變化。器件的功率耗損可由Iload2*RDS(ON)計(jì)算，由于導(dǎo)通電阻隨溫度變化，因此功率耗損也會(huì)隨之按比例變化。對(duì)MOSFET施加的電壓VGS越高，RDS(ON)就會(huì)越小；反之RDS(ON)就會(huì)越高。對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員來說，這就是取決于系統(tǒng)電壓而需要折中權(quán)衡的地方。對(duì)便攜式設(shè)計(jì)來說，采用較低的電壓比較容易（較為普遍），而對(duì)于工業(yè)設(shè)計(jì)，可采用較高的電壓。注意RDS(ON)電阻會(huì)隨著電流輕微上升。關(guān)于RDS(ON)電阻的各種電氣參數(shù)變化可在制造商提供的技術(shù)資料表中查到。 技術(shù)對(duì)器件的特性有著重大影響，因?yàn)橛行┘夹g(shù)在提高最大VDS時(shí)往往會(huì)使RDS(ON)增大。對(duì)于這樣的技術(shù)，如果打算降低VDS和RDS(ON)，那么就得增加晶片尺寸，從而增加與之配套的封裝尺寸及相關(guān)的開發(fā)成本。業(yè)界現(xiàn)有好幾種試圖控制晶片尺寸增加的技術(shù)，其中最主要的是溝道和電荷平衡技術(shù)。在溝道技術(shù)中，晶片中嵌入了一個(gè)深溝，通常是為低電壓預(yù)留的，用于降低導(dǎo)通電阻RDS(ON)。為了減少最大VDS對(duì)RDS(ON)的影響，開發(fā)過程中采用了外延生長柱/蝕刻柱工藝。例如，飛兆半導(dǎo)體開發(fā)了稱為SuperFET的技術(shù)，針對(duì)RDS(ON)的降低而增加了額外的制造步驟。這種對(duì)RDS(ON)的關(guān)注十分重要，因?yàn)楫?dāng)標(biāo)準(zhǔn)MOSFET的擊穿電壓升高時(shí)，RDS(ON)會(huì)隨之呈指數(shù)級(jí)增加，并且導(dǎo)致晶片尺寸增大。

4.常用的電力MOSFET有哪些

功率MOSFET可分為N溝道和P溝道兩種類型，目前使用最多的是N溝道增強(qiáng)型MOSFET。

由于功率MOSFET的特殊結(jié)構(gòu)，其具有極高的輸入阻抗，再靜電較強(qiáng)的場合難以泄放電荷，易引起靜電擊穿。所以在運(yùn)輸，存放，焊接，測(cè)試一定要采取必要的保護(hù)措施。

實(shí)際應(yīng)用中常對(duì)功率MOSFET的柵極過電壓與漏源極過電壓進(jìn)行保護(hù)，如RC吸收浪涌電壓，在感性負(fù)載上并聯(lián)二極管VD。MOSFET的過電流保護(hù)由電流互感器CT檢測(cè)過電流，從而切斷MOSFET的柵極信號(hào)，也可用電阻或霍爾元件替代CT。

功率MOSFET適用于并聯(lián)運(yùn)行，并聯(lián)時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面。

1/并聯(lián)功率MOSFET的各柵極分別用電阻分開，柵極電路的輸出電阻應(yīng)小于串入電阻值

2/在每個(gè)柵極引線上設(shè)置鐵氧體磁環(huán)，即在導(dǎo)線上套一小磁環(huán)形成有損耗阻尼環(huán)節(jié)

3/必要時(shí)在每個(gè)器件的漏柵之間接入幾百PF的小電容以改變耦合電壓的相位關(guān)系

4/在源極接入適當(dāng)?shù)碾姼?/p>

5/精心布局，使器件盡量做到完美對(duì)稱，連線盡量相等，并且盡量減短加粗，盡可能用多股絞線