合工大電力電子技術(shù)第二章-在線瀏覽
2025-02-02 00:46本頁(yè)面
【正文】 OSFET主要是 N溝道增強(qiáng)型 電力 MOSFET的結(jié)構(gòu) ? 導(dǎo)通時(shí)只有一種極性的載流子參與導(dǎo)電 ， 是單極型器件 ? 導(dǎo)電機(jī)理與小功率 MOS管相同 ， 但結(jié)構(gòu)上有較大區(qū)別 ? 電力 MOSFET的多元集成結(jié)構(gòu) N+GSDP 溝道b)N+NSGDP PN+N+N+溝道a)GSDN 溝道圖1 1 9 電力 MOSFET的結(jié)構(gòu) ? 小功率 MOS管是橫向?qū)щ娖骷? ? 電力 M O S F E T 大都采用垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu) ， 又稱為 VMOSFET（ Vertical MOSFET） ——大大提高了 MOSFET器件的耐壓和耐電流能力 ? 按垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的差異 ， 又分為利用 V型槽實(shí)現(xiàn)垂 直導(dǎo)電的 VVMOSFET和具有垂直導(dǎo)電雙擴(kuò)散結(jié)構(gòu)的VDMOSFET（ Vertical Doublediffused MOSFET） ? 這里主要以 VDMOS器件為例進(jìn)行討論 電力 MOSFET的工作原理 ? 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(jié) J1反偏 ， 漏源極之間無(wú)電流流過 ? 導(dǎo)電： 在柵源極間加正電壓 UGS ? 柵極是絕緣的 ， 所以不會(huì)有柵極電流流過 。 ? 靜態(tài)特性： 包括轉(zhuǎn)移特性和輸出特性 ? 動(dòng)態(tài)特性： 包括開通延時(shí)時(shí)間、關(guān)斷延時(shí)時(shí)間和開關(guān)速度等 返回 電力 MOSFET的靜態(tài)特性 1) 靜態(tài)特性： 包括轉(zhuǎn)移特性和輸出特性 01020305040圖1 2 02 4 6 8a)10203050400b)10 20 30 5040飽和區(qū)非飽和區(qū)截止區(qū)ID/AUTUGS/ VUDS/ VUGS= UT=3 VUGS=4 VUGS=5 VUGS=6 VUGS=7 VUGS=8 VID/A電力 MOSFET的轉(zhuǎn)移特性和輸出特性 a) 轉(zhuǎn)移特性 b) 輸出特性 電力 MOSFET的靜態(tài)特性 ?MOSFET的轉(zhuǎn)移特性 ? 漏極電流 ID和柵源間電壓 UGS的關(guān)系稱為 MOSFET的轉(zhuǎn)移特性 ? ID較大時(shí) ， ID與 UGS的關(guān)系近似線性 ， 曲線的斜率定義為 跨導(dǎo) Gfs 電力 MOSFET的靜態(tài)特性 ?MOSFET的漏極伏安特性 （ 輸出特性 ） ： ? 截止區(qū) （ 對(duì)應(yīng)于 GTR的截止區(qū) ） 、 飽和區(qū) （ 對(duì)應(yīng)于 GTR的放大區(qū) ） 、 非飽和區(qū) （ 對(duì)應(yīng)于 GTR的飽和區(qū) ） ? 電力 MOSFET工作在開關(guān)狀態(tài) ， 即在截止區(qū)和非飽和區(qū)之間來(lái)回轉(zhuǎn)換 ? 電力 MOSFET漏源極之間有寄生二極管 ， 漏源極間加反向電壓時(shí)器件導(dǎo)通 ? 電力 MOSFET的通態(tài)電阻具有正溫度系數(shù) ， 對(duì)器件并聯(lián)時(shí)的均流有利 電力 MOSFET的動(dòng)態(tài)特性 2) 動(dòng)態(tài)特性： a ） b )圖1 2 1RsRG RFRLiDuGSupiD信號(hào)+ UEiDOOOuptttuGSuG S PuTtd ( o n )trtd ( o f f )tf電力 MOSFET的開關(guān)過程 a) 測(cè)試電路 b) 開關(guān)過程波形 電力 MOSFET的動(dòng)態(tài)特性 ?開通過程 ? 開通延遲時(shí)間 td(on) —— up前沿時(shí)刻到 uGS=UT并開始出現(xiàn) iD的時(shí)刻間的時(shí)間段 ? 上升時(shí)間 tr—— uGS從 uT上升到 MOSFET進(jìn)入非飽和區(qū)的柵壓 UGSP的時(shí)間段 ? iD穩(wěn)態(tài)值由漏極電源電壓 UE和漏極負(fù)載電阻決定 ? UGSP的大小和 iD的穩(wěn)態(tài)值有關(guān) ? UGS達(dá)到 UGSP后 ， 在 up作用下繼續(xù)升高直至達(dá)到穩(wěn)態(tài) ， 但 iD已不變 ? 開通時(shí)間 ton——開通延遲時(shí)間與上升時(shí)間之和 電力 MOSFET的動(dòng)態(tài)特性 ?關(guān)斷過程 ? 關(guān)斷延遲時(shí)間 td(off) ——up下降到零起 ， Cin通過 Rs和 RG放電 ， uGS按指數(shù)曲線下降到 UGSP時(shí) ， iD開始減小止的時(shí)間段 ? 下降時(shí)間 tf—— uGS從 UGSP繼續(xù)下降起 ， iD減小 ， 到uGSUT時(shí)溝道消失 ， iD下降到零為止的時(shí)間段 ? 關(guān)斷時(shí)間 toff——關(guān)斷延遲時(shí)間和下降時(shí)間之和 電力 MOSFET的動(dòng)態(tài)特性 ? MOSFET的開關(guān)速度 ? MOSFET的開關(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) ， 加快開關(guān)速度
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