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mos管工作原理和驅(qū)動(dòng)電路-文庫(kù)吧資料

2025-05-23 12:09本頁(yè)面
  

【正文】 短路時(shí)管芯發(fā)熱。從圖6可以看到,當(dāng)VGS>8V時(shí),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(zhuǎn)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(shí),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(kāi)關(guān)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(kāi)關(guān)時(shí)間約為常規(guī)MOSFET的1/2;開(kāi)關(guān)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(jié)溫、額定電流條件下,;導(dǎo)通損耗下降到常規(guī)MOSFET的1/2和1/3。       導(dǎo)通電阻的降低。   通過(guò)以上分析可以看到:阻斷電壓與導(dǎo)通電阻分別在不同的功能區(qū)域。源極區(qū)的電子通過(guò)導(dǎo)電溝道進(jìn)入被耗盡的垂直的N區(qū)中和正電荷,從而恢復(fù)被耗盡的N型特性,因此導(dǎo)電溝道形成。因此N的低摻雜、高電阻率是必需的。   當(dāng)VGS<VTH時(shí),由于被電場(chǎng)反型而產(chǎn)生的N型導(dǎo)電溝道不能形成,并且D,S間加正電壓,使MOSFET內(nèi)部PN結(jié)反偏形成耗盡層,并將垂直導(dǎo)電的N區(qū)耗盡。內(nèi)建橫向電場(chǎng)的高壓MOSFET的剖面結(jié)構(gòu)及高阻斷電壓低導(dǎo)通電阻的示意圖如圖5所示。這樣,是否可以將導(dǎo)電通道以高摻雜較低電阻率實(shí)現(xiàn),而在MOSFET關(guān)斷時(shí),設(shè)法使這個(gè)通道以某種方式夾斷,使整個(gè)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(dǎo)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(dǎo)電通道的高摻雜、低電阻率分開(kāi)解決。增加管芯面積雖能降低導(dǎo)通電阻,但成本的提高所付出的代價(jià)是商業(yè)品所不允許的。這就是常規(guī)高壓MOSFET結(jié)構(gòu)所導(dǎo)致的高導(dǎo)通電阻的根本原因。由此可以推斷耐壓800V的MOSFET的導(dǎo)通電阻將幾乎被外延層電阻占據(jù)。不同耐壓的MOSFET,其導(dǎo)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(jié)溫下的導(dǎo)通電阻產(chǎn)生的導(dǎo)通壓降仍居高不下,耐壓500V以上的MOSFET的額定結(jié)溫、額定電流條件下的導(dǎo)通電壓很高,耐壓800V以上的導(dǎo)通電壓高得驚人,導(dǎo)通損耗占MOSFET總損耗的2/34/5,使應(yīng)用受到極大限制?!   ≡诠β拾雽?dǎo)體器件中,MOSFET以高速、低開(kāi)關(guān)損耗、低驅(qū)動(dòng)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(guān)的,這方面在應(yīng)用中應(yīng)給予足夠重視。此時(shí)這個(gè)寄生的雙極性晶體管就會(huì)起動(dòng),有可能給MOSFET帶來(lái)?yè)p壞。因?yàn)橹挥性诼ON區(qū)下的橫向電阻流過(guò)足夠電流為這個(gè)N區(qū)建立正偏的條件時(shí),寄生的雙極性晶閘管才開(kāi)始發(fā)難。   功率MOSFET的設(shè)計(jì)過(guò)程中采取措施使其中的寄生晶體管盡量不起作用。PN結(jié)要求迅速導(dǎo)通時(shí),也會(huì)有一段時(shí)間并不顯示很低的電阻。它們和我們一般理解PN結(jié)正向時(shí)導(dǎo)通反向時(shí)阻斷的簡(jiǎn)單概念很不相同。當(dāng)反向di/dt很大時(shí),二極管會(huì)承受一個(gè)速度非常快的脈沖尖刺,它有可能進(jìn)入雪崩區(qū),一旦超越其雪崩能力就有可能將器件損壞?! ∈紫萂OSFET結(jié)構(gòu)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(gè)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(gè)二極管。這些我們可以從功率MOSFET的基本結(jié)構(gòu)來(lái)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(lái)估量。對(duì)di/dt來(lái)說(shuō),它還存在一個(gè)導(dǎo)通區(qū)的擴(kuò)展問(wèn)題,所以也帶來(lái)相當(dāng)嚴(yán)格的限制?! ?  在器件應(yīng)用時(shí)除了要考慮器件的電壓、電流、頻率外,還必須掌握在應(yīng)用中如何保護(hù)器件,不使器件在瞬態(tài)變化中受損害。但在開(kāi)關(guān)過(guò)程中需對(duì)輸入電容充放電,仍需一定的驅(qū)動(dòng)功率。  MOSFET的開(kāi)關(guān)速度和Cin充放電有很大關(guān)系,使用者無(wú)法降低Cin,但可降低驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)阻Rs減小時(shí)間常數(shù),加快開(kāi)關(guān)速度,MOSFET只靠多子導(dǎo)電,不存在少子儲(chǔ)存效應(yīng),因而關(guān)斷過(guò)程非常迅速,開(kāi)關(guān)時(shí)間在10—100ns之間,工作頻率可達(dá)100kHz以上,是主要電力電子器件
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