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分为结型和绝缘栅型通常主要指绝缘栅型中的MOS型(MetalOxideSemiconductorFET)简称电力MOSFET(PowerMOSFET)结型电力场效应晶体管一般称作静电感应晶体管(StaticInductionTransistor——SIT)按导电沟道可分为P沟道和N沟道。按零栅压时器件的导电状态分为耗尽型和增强型。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。电力MOSFET主要是N沟道增强型。小功率MOS管是横向导电器件。电力MOSFET大都采用垂直导电结构,又称为VMOSFET(VerticalMOSFET)。按垂直导电结构的差异,分为:利用V型槽实现垂直导电的VVMOSFET具有垂直导电双扩散MOS结构的VDMOSFET(VerticalDouble-diffusedMOSFET)。这里主要以VDMOS器件为例进行讨论。是单极型晶体管。导电机理与小功率MOS管相同,但结构上有较大区别。采用多元集成结构,不同的生产厂家采用了不同设计。一般采用N沟道器件截止: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——电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消失,漏极和源极导电。(1)转移特性漏极电流ID和栅源间电压UGS的关系称为MOSFET的转移特性。其中:UT为MOSFET的开启电压,或阈值电压。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是电压控制型器件(场控器件),其输入阻抗极高,输入电流非常小,有利于控制电路的设计。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GTR的饱和区)工作在开关状态,即在截止区和非饱和区之间来回转换。电力MOSFET漏源极之间有寄生二极管,漏源极间加反向电压时器件导通,可看为是逆导器件。在画电路图时,为了不遗忘,常常在MOSFET的电气符号两端反向并联一个二极管;电力MOSFET的通态电阻具有正温度系数,对器件并联时的均流有利。原因是电流越大,发热越大,通态电阻就加大,从而限制电流的加大,有利于均流。开通过程开通延迟时间td(on)上升时间tr开通时间ton——开通延迟时间与上升时间之和关断过程关断延迟时间td(off)下降时间tf关断时间toff——关断延迟时间和下降时间之和(1-9)(2)漏源击穿电压BUDS——最高工作电压,避免雪崩击穿(3)栅源击穿电压BUGS——栅源之间的最高工作电压UGS>20V将导致绝缘层击穿漏极直流电流ID和漏极脉冲电流幅值IDM开启电压UG(th)通态电阻Ron极间电容——极间电容CGS、CGD和CDSCi=CGS+CGDCout=CDS+CGDCf=CGD(1-11)(1-12)(1-13)(1-14)N沟道VDMOSFET与GTR组合——N沟道IGBT。IGBT比VDMOSFET多一层P+注入区,具有很强的通流能力。简化等效电路表明,IGBT是GTR与MOSFET组成的达林顿结构,一个由MOSFET驱动的厚基区PNP晶体管。RN为晶体管基区内的调制电阻。(1-16)(1-17)(1-18)(1-19)IGBT为四层结构,存在一个寄生晶闸管,若IC增大到一定程度,可能导致几声晶闸管导通,栅极失去作用,无法关断。使用时应注意防止过高的du/dt和过大的过载电流。最大集射极间电压UCES—由内部PNP晶体管的击穿电压确定。集射极击穿电压UCEO(2)栅射极额定电压UGES—栅极电压控制信号的额定值。栅射极开启电压UG(th)—导通所需的最小栅射极电压,3~5.5V。最大集电极电流—包括额定直流电流IC和1ms脉宽最大电流ICP。集射极饱和电压UCE(sat)—饱和导通,额定电流的集射极电压,表征通态损耗大小1.5~3V。(6)最大集电极功耗PCM—正常工作温度下允许的最大功耗。(1-22)(1-23)(1-24)(1-25)