MOSFET最基础的东西看完秒懂

1、mosfet最基础的东西，看完秒懂什么是mosfet的原意是：mos（metal oxide semiconductor金属氧化物），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）利用电场的效应来控制半导体（s）的场效应晶体管。功率mosfet的结构功率mosfet的内部结构和电气符号所示，它可分为 npn型和pnp型。npn型通常称为n沟道型，pnp型通常称p沟道型。由图1可看出，对于n沟道型的其源极和漏极接在n型半导体上，同样对于p 沟道的场效应管其源极和漏极则接在p型半导体上。我们知道普通是由输入的控制输出的电流。但对于场效应

2、管，其输出电流是由输入的(或称场电压)控制，可以认为输入电流微小或没有输入电流，这使得该器件有很高的输入阻抗，同时这也是我们称之为场效应管的缘由。功率mosfet的工作原理截止：漏源极间加正电源，栅源极间电压为零。p基区与n漂移区之间形成的pn结j1反偏，漏源极之间无电流流过。导电：在栅源极间加正电压ugs，栅极是绝缘的，所以不会有栅极电流流过。但栅极的正电压会将其下面p区中的空穴推开，而将p区中的少子吸引到栅极下面的p区表面当ugs大于ut（开启电压或阈值电压）时，栅极下p区表面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，该反型层形成n沟道而使pn结j1消逝，漏极和源极导电

3、。功率mosfet的基本特性静态特性：其转移特性和输出特性2所示。漏极电流id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。mosfet的漏极伏安特性（输出特性）：截止区（对应于gtr的截止区）；饱和区（对应于gtr的放大区）；非饱和区（对应于gtr的饱和区）。电力 mosfet工作在开关状态，即在截止区和非饱和区之间往返转换。电力mosfet漏源极之间有寄生，漏源极间加反向电压时器件导通。电力 mosfet的通态具有正温度系数，对器件并联时的均流有利。动态特性：其测试和开关过程波形3所示。td(on)导通延时时光导通延

4、时时光是从当栅源电压升高到10%栅驱动电压时到漏电流升到规定电流的10%时所经受的时光。tr升高时光升高时光是漏极电流从10%升高到90%所经受的时光。id稳态值由漏极电源电压ue和漏极负载电阻打算。ugsp的大小和id的稳态值有关，ugs达到ugsp后，在up作用下继续上升直至达到稳态，但id已不变。开通时光ton开通延迟时光与升高时光之和。td(off)关断延时时光关断延时时光是从当栅源电压下降到90%栅驱动电压时到漏电流降至规定电流的90%时所经受的时光。这显示电流传输到负载之前所经受的延迟。tf下降时光下降时光是漏极电流从90%下降到10%所经受的时光。关断时光toff关断延迟时光和下

5、降时光之和。理解mosfet的几个常用参数vds，即漏源电压，这是mosfet的一个极限参数，表示mosfet漏极与源极之间能够承受的最大电压值。需要注重的是，这个参数是跟结温相关的，通常结温越高，该值最大。rds(on)，漏源导通电阻，它表示mosfet在某一条件下导通时，漏源极之间的导通电阻。这个参数与mosfet结温，驱动电压vgs相关。在一定范围内，结温越高，rds越大;驱动电压越高，rds越小。qg，栅极电荷，是在驱动信号作用下，栅极电压从0v升高至终止电压(如15v)所需的充电电荷。也就是mosfet从截止状态到彻低导通状态，驱动电路所需提供的电荷，是一个用于评估mosfet的驱动

6、电路驱动能力的主要参数。id，漏极电流，漏极电流通常有几种不同的描述方式。按照工作电流的形式有，延续漏级电流及一定脉宽的脉冲漏极电流(pulsed drain current)。这个参数同样是mosfet的一个极限参数，但此最大电流值并不代表在运行过程中漏极电流能够达到这个值。它表示当壳温在某一值时，假如mosfet工作电流为上述最大漏极电流，则结温会达到最大值。所以这个参数还跟器件封装，环境温度有关。eoss，输出容能量，表示输出coss在mosfet存储的能量大小。因为mosfet的输出电容coss有十分显然的非线性特性，随vds电压的变幻而变幻。所以假如datasheet提供了这个参数，

7、对于评估mosfet的开关损耗很有协助。并非全部的mosfet手册中都会提供这个参数，实际上大部分datasheet并不提供。body diode di/dt 体二极管的电流变幻率，它反应了mosfet体二极管的反向复原特性。由于二极管是双极型器件，它受到电荷存储的影响，当二极管反向偏置时，pn结储存的电荷必需清除，上述参数正是反应这一特性的。vgs，栅源极最大驱动电压，这也是mosfet的一个极限参数，表示mosfet所能承受的最大驱动电压，一旦驱动电压超过这个极限值，即使在极短的时光内也会对栅极氧化层产生永远性损害。普通来说，只要驱动电压不超过极限，就不会有问题。但是，某些特别场合，由于寄

8、生参数的存在，会对vgs电压产生不行预料的影响，需要分外注重。soa，平安工作区，每种mosfet都会给出其平安工作区域，不同双极型晶体管，功率mosfet不会表现出二次击穿，因此平安运行区域只容易从导致结温达到最大允许值时的耗散功率定义。功率mosfet的选型原则了解了mosfet的参数意义，如何按照厂商的产品手册表挑选满足自己需要的产品呢？可以通过以下四步来挑选正确的mosfet。1） 沟道的挑选 为设计挑选正确器件的第一步是打算采纳n沟道还是p沟道 mosfet.在典型的功率应用中，当一个mosfet接地，而负载衔接到干线电压上时，该mosfet就构成了低压侧开关。在低压侧开关中，应采纳

9、n沟 道mosfet,这是出于对关闭或导通器件所需电压的考虑。当mosfet衔接到及负载接地时，就要用高压侧开关。通常会在这个拓扑中采纳p沟道 mosfet,这也是出于对电压驱动的考虑。 2） 电压和电流的挑选 额定电压越大，器件的成本就越高。按照实践阅历，额定电压应该大于干线电压或 总线电压。这样才干提供足够的庇护，使mosfet不会失效。就挑选mosfet而言，必需确定漏极至源极间可能承受的最大电压，即最大vds.设计工程 师需要考虑的其他平安因素包括由开关电子设备（如电机或）诱发的电压瞬变。不同应用的额定电压也有所不同；通常，便携式设备为20v、电源 为2030v、85220vac应用为

10、450600v. 在延续导通模式下，mosfet处于稳态，此时电流延续通过器件。脉冲尖峰是指有大量电 涌（或尖峰电流）流过器件。一旦确定了这些条件下的最大电流，只需挺直挑选能承受这个最大电流的器件便可。 3） 计算导通损耗 mosfet器件的 功率耗损可由iload2×rds（on）计算，因为导通电阻随温度变幻，因此功率耗损也会随之按比例变幻。对便携式设计来说，采纳较低的电压比较简单 （较为普遍），而对于工业设计，可采纳较高的电压。注重rds（on）电阻会随着电流轻微升高。关于rds（on）电阻的各种电气参数变幻可在创造商提供 的技术资料表中查到。 4） 计算系统的散热要求 设计人员必需考虑两种不同的状况，即最坏状况和真切状况。建议采纳针对最坏状况的计算结果，由于这 个结果提供更大的平安余量，能确保系