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龙8中国唯一官方网站MOSFET结构及其工作原理详解

作者:小编    发布时间:2024-05-09 05:03:08    浏览量:

  市面上大家所说的功率场效应晶体管通常指绝缘栅MOS型(Metal Oxide Semiconductor FET),简称功率MOSFET(Power MOSFET)。实际上场效应管分为两种不同的结构。场效应管是利用输入回路的电场效应来控制输出回路电流的一种半导体器件。它仅靠半导体中的功率场效应晶体管一般称作静电感应晶体管(Static Induction Transistor-SIT)。其特点是用栅极电压来控制漏极电流,驱动电路简单,需要的驱动功率小,开关速度快,工作频率高,热稳定性优于GTR,但其电流容量小,耐压低,一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。,耐压从几十伏到上千伏,工作电流可达几安培到几十安。功率MOSFET基本上都是

  MOSFET的种类:按导电沟道类型可分为P沟道和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就存在导电沟道;增强型-对于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主要是N沟道增强型。

  N沟道增强型MOS管结构如图5所示。它以一块低掺杂的P型硅片为衬底,利用扩散工艺制作两个高掺杂的N+区,并引入两个电极分别为源极S(Source)和漏极D(Drain),半导体上制作一层SiO2绝缘层,再在SiO2上面制作一层金属铝Al,引出电极,作为栅极G(Gate)。通常将衬底与源极接在一起使用。这样,栅极和衬底各相当于一个极板,中间是绝缘层,形成电容。当栅-源电压变化时,将改变衬底靠近绝缘层处感应电荷的多少,从而控制漏极电流的大小。

  当VGSVT且VDS较小时,基本MOS结构的示意图如图8-1所示。图中反型沟道层的厚度定性地表明了相对电荷密度,这时的相对电荷密度在沟道长度方向上为一常数。相应的ID-VDS特性曲线所示。

  和栅源间电压UGS的关系称为MOSFET的转移特性。ID较大时,ID与UGS的关系近似线性,曲线的斜率定义为跨导Gfs。图中随着VGS增大,ID的斜率增大。原因是由于VGS增大,形成的反层型越厚,导通沟道电阻越小,ID的增长速度越快。MOSFET有三个工作区域:截止区、饱和区和非饱和区,对应的输出特性曲线所示。若电力 MOSFET工作在开关状态,即在截止区和非饱和区之间来回转换。>


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