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mos管工作原理和驅動電路-文庫吧資料

2025-05-23 12:09本頁面
  

【正文】 短路時管芯發(fā)熱。從圖6可以看到,當VGS>8V時,COOLMOS的漏極電流不再增加,呈恒流狀態(tài)。COOLMOS的SCSOA的獲得主要是由于轉移特性的變化和管芯熱阻降低。但由于管芯面積的減小,IAS小于常規(guī)MOSFET,而具有相同管芯面積時,IAS和EAS則均大于常規(guī)MOSFET。COOLMOS同樣具有抗雪崩能力。    抗雪崩擊穿能力與SCSOA。COOLMOS的柵極電荷與開關參數(shù)均優(yōu)于常規(guī)MOSFET,很明顯,由于QG,特別是QGD的減少,使COOLMOS的開關時間約為常規(guī)MOSFET的1/2;開關損耗降低約50%?! ∮捎贑OOLMOS管芯厚度僅為常規(guī)MOSFET的1/3,使TO220封裝RTHJC從常規(guī)1℃/℃/W;額定功率從125W上升到208W,使管芯散熱能力提高。    封裝的減小和熱阻的降低。在額定結溫、額定電流條件下,;導通損耗下降到常規(guī)MOSFET的1/2和1/3。       導通電阻的降低。   通過以上分析可以看到:阻斷電壓與導通電阻分別在不同的功能區(qū)域。源極區(qū)的電子通過導電溝道進入被耗盡的垂直的N區(qū)中和正電荷,從而恢復被耗盡的N型特性,因此導電溝道形成。因此N的低摻雜、高電阻率是必需的。   當VGS<VTH時,由于被電場反型而產(chǎn)生的N型導電溝道不能形成,并且D,S間加正電壓,使MOSFET內(nèi)部PN結反偏形成耗盡層,并將垂直導電的N區(qū)耗盡。內(nèi)建橫向電場的高壓MOSFET的剖面結構及高阻斷電壓低導通電阻的示意圖如圖5所示。這樣,是否可以將導電通道以高摻雜較低電阻率實現(xiàn),而在MOSFET關斷時,設法使這個通道以某種方式夾斷,使整個器件耐壓僅取決于低摻雜的N外延層。   以上兩種辦法不能降低高壓MOSFET的導通電阻,所剩的思路就是如何將阻斷高電壓的低摻雜、高電阻率區(qū)域和導電通道的高摻雜、低電阻率分開解決。增加管芯面積雖能降低導通電阻,但成本的提高所付出的代價是商業(yè)品所不允許的。這就是常規(guī)高壓MOSFET結構所導致的高導通電阻的根本原因。由此可以推斷耐壓800V的MOSFET的導通電阻將幾乎被外延層電阻占據(jù)。不同耐壓的MOSFET,其導通電阻中各部分電阻比例分布也不同。即便如此,高壓MOSFET在額定結溫下的導通電阻產(chǎn)生的導通壓降仍居高不下,耐壓500V以上的MOSFET的額定結溫、額定電流條件下的導通電壓很高,耐壓800V以上的導通電壓高得驚人,導通損耗占MOSFET總損耗的2/34/5,使應用受到極大限制。    在功率半導體器件中,MOSFET以高速、低開關損耗、低驅動損耗在各種功率變換,特別是高頻功率變換中起著重要作用。   瞬態(tài)情況是和線路情況密切相關的,這方面在應用中應給予足夠重視。此時這個寄生的雙極性晶體管就會起動,有可能給MOSFET帶來損壞。因為只有在漏極N區(qū)下的橫向電阻流過足夠電流為這個N區(qū)建立正偏的條件時,寄生的雙極性晶閘管才開始發(fā)難。   功率MOSFET的設計過程中采取措施使其中的寄生晶體管盡量不起作用。PN結要求迅速導通時,也會有一段時間并不顯示很低的電阻。它們和我們一般理解PN結正向時導通反向時阻斷的簡單概念很不相同。當反向di/dt很大時,二極管會承受一個速度非??斓拿}沖尖刺,它有可能進入雪崩區(qū),一旦超越其雪崩能力就有可能將器件損壞。  首先MOSFET結構中所附帶的本征二極管具有一定的雪崩能力。(就像IGBT也寄生著一個晶閘管一樣)。除了器件的幾乎每一部分存在電容以外,還必須考慮MOSFET還并聯(lián)著一個二極管。這些我們可以從功率MOSFET的基本結構來予以理解。它的dv/dt及di/dt的能力常以每納秒(而不是每微秒)的能力來估量。對di/dt來說,它還存在一個導通區(qū)的擴展問題,所以也帶來相當嚴格的限制?! ?  在器件應用時除了要考慮器件的電壓、電流、頻率外,還必須掌握在應用中如何保護器件,不使器件在瞬態(tài)變化中受損害。但在開關過程中需對輸入電容充放電,仍需一定的驅動功率?! OSFET的開關速度和Cin充放電有很大關系,使用者無法降低Cin,但可降低驅動電路內(nèi)阻Rs減小時間常數(shù),加快開關速度,MOSFET只靠多子導電,不存在少子儲存效應,因而關斷過程非常迅速,開關時間在10—100ns之間,工作頻率可達100kHz以上,是主要電力電子器件
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