MOSFET參數(shù):Vgs,柵源極較大驅(qū)動電壓,這也是MOSFET的一個極限參數(shù),表示MOSFET所能承受的較大驅(qū)動電壓,一旦驅(qū)動電壓超過這個極限值,即使在極短的時間內(nèi)也會對柵極氧化層產(chǎn)生長久性傷害。一般來說,只要驅(qū)動電壓不超過極限,就不會有問題。但是,某些特殊場合,因為寄生參數(shù)的存在,會對Vgs電壓產(chǎn)生不可預(yù)料的影響,需要格外注意。SOA,安全工作區(qū),每種MOSFET都會給出其安全工作區(qū)域,不同雙極型晶體管,功率MOSFET不會表現(xiàn)出二次擊穿,因此安全運行區(qū)域只簡單從導(dǎo)致結(jié)溫達(dá)到較大允許值時的耗散功率定義。漏極電流ID和柵源間電壓UGS的關(guān)系稱為MOSFET的轉(zhuǎn)移特性。杭州低壓P管MOSFET開關(guān)管
MOSFET在概念上屬于“絕緣柵極場效晶體管”(Insulated-Gate Field Effect Transistor,IGFET),而IGFET的柵極絕緣層有可能是其他物質(zhì)而非MOSFET使用的氧化層。有些人在提到擁有多晶硅柵極的場效晶體管元件時比較喜歡用IGFET,但是這些IGFET多半指的是MOSFET。MOSFET里的氧化層位于其通道上方,依照其操作電壓的不同,這層氧化物的厚度 有數(shù)十至數(shù)百埃(Å)不等,通常材料是二氧化硅(silicon dioxide,SiO2),不過有些新的進(jìn)階制程已經(jīng)可以使用如氮氧化硅(silicon oxynitride,SiON)做為氧化層之用。太倉低壓N+NMOSFET晶體管MOSFET一般適用于功率不超過10kW的電力電子裝置。
功率MOSFET是電壓型驅(qū)動器件,沒有少數(shù)載流子的存貯效應(yīng),輸入阻抗高,因而開關(guān)速度可以很高,驅(qū)動功率小,電路簡單。但功率MOSFET的極間電容較大,輸入電容CISS、輸出電容COSS和反饋電容CRSS與極間電容的關(guān)系可表述為:功率MOSFET的柵極輸入端相當(dāng)于一個容性網(wǎng)絡(luò),它的工作速度與驅(qū)動源內(nèi)阻抗有關(guān)。由于 CISS的存在,靜態(tài)時柵極驅(qū)動電流幾乎為零,但在開通和關(guān)斷動態(tài)過程中,仍需要一定的驅(qū)動電流。假定開關(guān)管飽和導(dǎo)通需要的柵極電壓值為VGS,開關(guān)管的開通時間TON包括開通延遲時間TD和上升時間TR兩部分。開關(guān)管關(guān)斷過程中,CISS通過ROFF放電,COSS由RL充電,COSS較大,VDS(T)上升較慢,隨著VDS(T)上升較慢,隨著VDS(T)的升高COSS迅速減小至接近于零時,VDS(T)再迅速上升。
MOSFET的應(yīng)用:數(shù)字科技的進(jìn)步,如微處理器運算效能不斷提升,帶給深入研發(fā)新一代MOSFET更多的動力,這也使得MOSFET本身的操作速度越來越快,幾乎成為各種半導(dǎo)體主動元件中極快的一種。MOSFET在數(shù)字信號處理上較主要的成功來自CMOS邏輯電路的發(fā)明,這種結(jié)構(gòu)的好處是理論上不會有靜態(tài)的功率損耗,只有在邏輯門(logic gate)的切換動作時才有電流通過。CMOS邏輯門較基本的成員是CMOS反相器(inverter),而所有CMOS邏輯門的基本操作都如同反相器一樣,在邏輯轉(zhuǎn)換的瞬間同一時間內(nèi)必定只有一種晶體管(NMOS或是PMOS)處在導(dǎo)通的狀態(tài)下,另一種必定是截止?fàn)顟B(tài),這使得從電源端到接地端不會有直接導(dǎo)通的路徑,大量節(jié)省了電流或功率的消耗,也降低了集成電路的發(fā)熱量。常見的MOSFET技術(shù)有:雙柵極MOSFET。
不同耐壓的MOSFET,其導(dǎo)通電阻中各部分電阻比例分布也不同。如耐壓30V的MOSFET,其外延層電阻單為 總導(dǎo)通電阻的29%,耐壓600V的MOSFET的外延層電阻則是總導(dǎo)通電阻的96.5%。由此可以推斷耐壓800V的MOSFET的導(dǎo)通電阻將幾乎被外 延層電阻占據(jù)。欲獲得高阻斷電壓,就必須采用高電阻率的外延層,并增厚。這就是常規(guī)高壓MOSFET結(jié)構(gòu)所導(dǎo)致的高導(dǎo)通電阻的根本原因。增加管芯面積雖能降低導(dǎo)通電阻,但成本的提高所付出的代價是商業(yè)品所不允許的。引入少數(shù)載流子導(dǎo)電雖能降低導(dǎo)通壓降,但付出的代價是開關(guān)速度的降低并出現(xiàn)拖尾電流,開關(guān)損耗增加,失去了MOSFET的高速的優(yōu)點。以上兩種辦法不能降低高壓MOSFET的導(dǎo)通電阻,所剩的思路就是如何將阻斷高電壓的低摻雜、高電阻率區(qū)域和導(dǎo)電通道的高摻雜、低電阻率分開解決。如除 導(dǎo)通時低摻雜的高耐壓外延層對導(dǎo)通電阻只能起增大作用外并無其他用途。這樣,是否可以將導(dǎo)電通道以高摻雜較低電阻率實現(xiàn),而在MOSFET關(guān)斷時,設(shè)法使這個通道以某種方式夾斷,使整個器件耐壓單取決于低摻雜的N-外延層。電力 MOSFET的通態(tài)電阻具有正溫度系數(shù),對器件并聯(lián)時的均流有利。張家港MOSFET封裝
越小的MOSFET象征其通道長度減少,讓通道的等效電阻也減少,可以讓更多電流通過。杭州低壓P管MOSFET開關(guān)管
MOSFET在數(shù)字電路上應(yīng)用的大優(yōu)勢是對直流信號而言,MOSFET的柵極端阻抗為無限大(等效于開路),也就是理論上不會有電流從MOSFET的柵極端流向電路里的接地點,而是完全由電壓控制柵極的形式。這讓MOSFET和他們較主要的競爭對手BJT相較之下更為省電,而且也更易于驅(qū)動。在CMOS邏輯電路里,除了負(fù)責(zé)驅(qū)動芯片外負(fù)載(off-chip load)的驅(qū)動器(driver)外,每一級的邏輯門都只要面對同樣是MOSFET的柵極,如此一來較不需考慮邏輯門本身的驅(qū)動力。相較之下,BJT的邏輯電路(例如較常見的TTL)就沒有這些優(yōu)勢。MOSFET的柵極輸入電阻無限大對于電路設(shè)計工程師而言亦有其他優(yōu)點,例如較不需考慮邏輯門輸出端的負(fù)載效應(yīng)(loading effect)。杭州低壓P管MOSFET開關(guān)管
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