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2019-08-24 21:36 出处:牡丹江新闻网  人气:   评论( 0

MOSFET的原意是:MOS(Metal Oxide Semiconductor金属氧化物半导体),FET(Field Effect Transistor场效应晶体管),即以金属层(M)的栅极隔着氧化层(O)收配电场的效应来管制半导体(S)的场效应晶体管。

功率场效应晶体管也分为结型以及绝缘栅型,但往往首要指绝缘栅型中的MOS型(Metal Oxide Semiconductor FET),简称功率MOSFET(Power MOSFET)。结型功率场效应晶体管小我私家称作静电感想晶体管(Static Induction Transistor——SIT)。其特性是用栅极电压来管制漏极电流,驱动电路弘远,须要的驱动功率小,开关速度快,义务频次高,热不乱性优于GTR, 但其电流容量小,耐抬高,小我私家只实用于功率不超过10kW的电力电子装配。

2.功率MOSFET的组织以及义务情理

功率MOSFET的种类:按导电沟道可分为P沟道以及N沟道。按栅极电压幅值可分为;耗尽型;当栅极电压为零时漏源极之间便存在导电沟道,加弱型;敷衍N(P)沟道器件,栅极电压大于(小于)零时才存在导电沟道,功率MOSFET次如果N沟道加弱型。

2.1功率MOSFET的组织

功率MOSFET的内部组织以及电气标志如图1所示;其导通时惟独一种极性的载流子(多子)参与导电,是单极型晶体管。导电机理与小功率mos管雷同,但 组织上有较大差别,小功率MOS管是横疏通雷同电器件,功率MOSFET多数采纳垂曲导电组织,又称为VMOSFET(Vertical MOSFET),大猛行进了MOSFET器件的耐压以及耐电流技艺。

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按垂曲导电组织的迥异,又分为收配V型槽完成垂曲导电的VVMOSFET以及具备垂曲导电双分集MOS组织的VDMOSFET(Vertical Double-diffused MOSFET),本文首要以VDMOS器件为例举行评论狡辩。

功率MOSFET为多元散成组织,如国内整流器公司(International Rectifier)的HEXFET采纳了六边形单元;西门子公司(Siemens)的SIPMOSFET采纳了歪方形单元;摩托罗拉公司 (Motorola)的TMOS采纳了矩形单元按“品”字形排列。

2.2功率MOSFET的义务情理

完结:漏源极间加歪电源,栅源极间电压为零。P基区与N漂移区之间组成的PN结J1反歪好,漏源极之间无电流流过。

导电:在栅源极间加歪电压UGS,栅极是绝缘的,所以不会有栅极电流流过。但栅极的歪电压会将其下面P区中的空穴推开,而将P区中的少子—电子吸支到栅极下面的P区轮廓

当UGS大于UT(开启电压或阈值电压)时,栅极下P区轮廓的电子浓度将超过空穴浓度,使P型半导体反型成N型而成为反型层,该反型层组成N沟道而使PN结J1磨灭,漏极以及源极导电。

2.3功率MOSFET的根底共性

2.3.1动态共性;其转移共性以及输出共性如图2所示。

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漏极电流ID以及栅源间电压UGS的干系称为MOSFET的转移共性,ID较大时,ID与UGS的干系远似线性,直线的斜率定义为跨导Gfs

MOSFET的漏极伏安共性(输出共性):完结区(对应于GTR的完结区);饱以及区(对应于GTR的淘汰区);非饱以及区(对应于GTR的饱以及区)。电力 MOSFET义务在开关状态,即在完结区以及非饱以及区之间来回转换。电力MOSFET漏源极之间有寄生两极管,漏源极间加反向电压时器件导通。电力 MOSFET的通态电阻具备歪温度系数,对器件并联时的均流无利。

2.3.2动静共性;其测试电路以及开关进程波形如图3所示。

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开明进程;开明耽搁功夫td(on) —up前沿时间到uGS=UT并最后体现iD的时间间的功夫段;

回升功夫tr— uGS从uT回升到MOSFET进入非饱以及区的栅压UGSP的功夫段;

iD稳态值由漏极电源电压UE以及漏极负载电阻决策。UGSP的大小以及iD的稳态值无关,UGS达到UGSP后,在up感召下中缀降落曲至达到稳态,但iD已经安定。

开明功夫ton—开明耽搁功夫与回升功夫之以及。

关断耽搁功夫td(off) —up升高到零起,Cin经过Rs以及RG放电,uGS按指数直线升高到UGSP时,iD最后减小为零的功夫段。

升高功夫tf— uGS从UGSP中缀升高起,iD减小,到uGS

关断功夫toff—关断耽搁功夫以及升高功夫之以及。

2.3.3 MOSFET的开关速度。

MOSFET的开关速度以及Cin充放电有很大干系,应用臣没法高涨Cin, 但可高涨驱动电路内阻Rs减小功夫常数,放急开关速度,MOSFET只靠多子导电,不存在少子储存效应,于是关断进程极度迅速,开关功夫在10— 100ns之间,义务频次可达100kHz以上,是首要电力电子器件中最高的。

场控器件动态时几何乎不需输入电流。但在开关进程中需对输入电容充放电,仍需胁制的驱动功率。开关频次越高,所须要的驱动功率越大。

2.4动静性能的改良

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