电力电子技术-新能源变换技术教学课件：2.4 Power MOSFET

新能源变换技术

PowerMOSFET大功率晶体管GTRPowerMOSFET一、功率场效应晶体管(PowerMOSFET)PowerMOSFET电力场效应晶体管，是一种单极型的电压控制器件，不但有自关断能力，而且有驱动功率小、开关速度快、安全工作区宽等特点。一、功率场效应晶体管(PowerMOSFET)DC/DC变换易于驱动和开关频率达500kHz，适于高频化电力电子装置。开关电源便携式电子设备航空航天汽车电流、热容量小耐压低适用于小功率电力电子装置功率MOSFET的结构及工作原理二、功率MOSFET的结构及工作原理（1）功率MOSFET结构功率场效应晶体管是压控型器件，其门极控制信号是电压。3个极栅极G源极S漏极D功率场效应晶体管N沟道P沟道载流子是电子载流子是空穴，都是多数载流子。增强型耗尽型二、功率MOSFET的结构及工作原理当UGS=0时没有导电沟道，ID=0，只有当UGS＞0（N沟道）或UGS＜0（P沟道）时才开始有ID。当栅源两极间电压UGS=0时存在导电沟道，漏极电流ID≠0；耗尽型增强型二、功率MOSFET的结构及工作原理（1）功率MOSFET结构功率MOSFET绝大多数是N沟道增强型，因为电子作用比空穴大得多。二、功率MOSFET的结构及工作原理（a）功率MOSFET的结构（b）电气图形符号二、功率MOSFET的结构及工作原理（1）功率MOSFET结构在此处添加您的文本内容在此处添加您的文本内容在此处添加您的文本内容功率场效应晶体管与小功率场效应晶体管原理基本相同。为了提高电流容量和耐压能力，在芯片结构上不同。二、功率MOSFET的结构及工作原理（1）功率MOSFET结构功率场效应晶体管采用小单元集成结构来提高电流容量和耐压能力。采用垂直导电排列来提高耐压能力。二、功率MOSFET的结构及工作原理功率场效应晶体管的外形当D、S加正电压（漏极为正，源极为负）UGS=0时P体区和N漏区的PN结反偏D、S之间无电流通过二、功率MOSFET的结构及工作原理（2）工作原理在G、S之间加一正电压UGS，由于栅极是绝缘的，所以不会有电流流过。但栅极的正电压会将其下面P区中的空穴推开，而将P区中的少数载流子电子吸引到栅极下面的P区表面。二、功率MOSFET的结构及工作原理当UGS大于某一电压UT时栅极下P区表面的电子浓度超过空穴浓度，使P型半导体反型成N型半导体而成为反型层。该反型层形成N沟道而使PN结J1消失，漏极和源极导电。电压UT称开启电压或阀值电压UGS超过UT越多，导电能力越强，漏极电流越大。功率MOSFET的特性与参数功率MOSFET的特性转移特性输出特性三、功率MOSFET的特性与参数（1）功率MOSFET的特性ID和UGS的关系曲线反映了输入电压和输出电流的关系，称为MOSFET的转移特性。①转移特性三、功率MOSFET的特性与参数（a）转移特性ID较大时，ID与UGS的关系近似线性，曲线的斜率被定义为功率MOSFET的跨导MOSFET是电压控制型器件，其输入阻抗极高，输入电流非常小。三、功率MOSFET的特性与参数（1）功率MOSFET的特性在此处添加您的文本内容在此处添加您的文本内容在此处添加您的文本内容MOSFET的漏极伏安特性，即输出特性。②输出特性截止区饱和区非饱和区三、功率MOSFET的特性与参数（2）功率MOSFET的主要参数是MOSFET的额定电压，选用时必须留有较大安全余量。①漏极电压UDS②漏极最大允许电流IDM是MOSFET的额定电流，其大小主要受管子的温升限制。三、功率MOSFET的特性与参数（2）功率MOSFET的主要参数在此处添加您的文本内容在此处添加您的文本内容在此处添加您的文本内容栅极与源极之间的绝缘层很薄，承受电压很低，一般不超过20V，否则绝缘层可能被击穿而损坏，使用中应加以注意。③栅源电压UGS为了安全可靠，在选用MOSFET时，对电压、电流的额定等级都应留有较大余量。功率场效应晶体管PowerMOSFET结构工作原理特性主要参数三、功率MOSFET的特性与参数计算机领域笔记本服