电力MOSFET-细说电力MOSFET特性、参数、注意事项、种类、特点

电力MOSFET简介

电力MOSFET又名电力场效应晶体管分为结型和绝缘栅型，通常主要指绝缘栅型中的MOS型（Metal Oxide Semiconductor FET），简称电力MOSFET（Power MOSFET），结型电力场效应晶体管一般称作静电感应晶体管。

电力MOSFET种类

按导电沟道可分为P沟道和N沟道：

1、耗尽型——当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道

2、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。

电力MOSFET特点

1、用栅极电压来控制漏极电流

2、驱动电路简单，需要的驱动功率小

3、开关速度快，工作频率高

4、热稳定性优于GTR

5、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

电力MOSFET的基本特性

电力MOSFET的基本特性详解：

（一）静态特性

（1）转移特性

1.指漏极电流ID和栅源间电压UGS的关系，反映了输入电压和输出电流的关系。

2.ID较大时，ID与UGS的关系近似线性，曲线的斜率被定义为MOSFET的跨导Gfs，即：

3.是电压控制型器件，其输入阻抗极高，输入电流非常小。

电力MOSFET的转移特性和输出特性 a) 转移特性

（2）输出特性

1.是MOSFET的漏极伏安特性。

2.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）三个区域，饱和是指漏源电压增加时漏极电流不再增加，非饱和是指漏源电压增加时漏极电流相应增加。

3.工作在开关状态，即在截止区和非饱和区之间来回转换。

4.本身结构所致，漏极和源极之间形成了一个与MOSFET反向并联的寄生二极管。

5.通态电阻具有正温度系数，对器件并联时的均流有利。

电力MOSFET的转移特性和输出特性 b) 输出特性

（3）动态特性

1.开通过程

开通延迟时间td(on)

电流上升时间tr

电压下降时间tfv

开通时间ton= td(on)+tr+ tfv

2.关断过程

关断延迟时间td(off)

电压上升时间trv

电流下降时间tfi

关断时间toff = td(off)+trv+tfi

3.MOSFET的开关速度和其输入电容的充放电有很大关系，可以降低栅极驱动电路的内阻Rs，从而减小栅极回路的充放电时间常数，加快开关速度。

电力MOSFET的开关过程 a)测试电路 b) 开关过程波形不存在少子储存效应，因而其关断过程是非常迅速的。开关时间在10~100ns之间，其工作频率可达100kHz以上，是主要电力电子器件中最高的。在开关过程中需要对输入电容充放电，仍需要一定的驱动功率，开关频率越高，所需要的驱动功率越大。

电力MOSFET主要参数

除跨导Gfs、开启电压UT以及td(on)、tr、td(off)和tf之外还有：

(1)漏极电压UDS——电力MOSFET电压定额

(2)漏极直流电流ID和漏极脉冲电流幅值IDM——电力MOSFET电流定额

(3)栅源电压UGS—— UGS>20V将导致绝缘层击穿 。

(4)极间电容——极间电容CGS、CGD和CDS

间加正向电压使N型半导体中的多数载流子-电子由源极出发，经过沟道到达漏极形成漏极电流ID。

电力MOSFET注意事项

1、防止静电击穿

静电击穿有两种形式：一是电压型，即栅极的薄氧化层发生击穿而形成针孔，使栅极和源极间短路，或者使栅极和漏极间短路；

二是功率型，即金属化薄膜铝条被熔断，造成栅极开路或者是源极开路。造成静电击穿的电荷源可能是器件本身，也可能是与之接触的外部带电物体，或带电人体。在干燥环境中，活动的人体电位可达数千伏甚至上万伏，所以人体是引起电力MOSFET静电击穿的主要电荷源之一。

防止静电击穿时应注意：

(1)在MOSFET测试和接人电路之前，应存放在静电包装袋、导电材料或金属容器中，不能放在塑料盒或塑料袋中。取用时应拿管壳部分而不是引线部分。工作人员需通过腕带良好接地。

(2)将MOSFET接入电路时，工作台和烙铁都必须良好接地，焊接时电烙铁功率应不超过25W，最好是用内热式烙铁。先焊栅极，后焊漏极与源极。

(3)在测试MOSFET时，测量仪器和工作台都必须良好接地，并尽量减少相同仪器的使用次数和使用时间，从而尽快作业。MOsFET的三个电极未全部接入测试仪器或电路前．不要施加电压。改换测试范围时，电压和电流都必须先恢复到零。

(4)注意栅极电压不要过限。有些型号的电力MOSFET内部输入端接有齐纳保护二极管，这种器件栅源间的反向电压不得超过0．3V，对于内部未设齐纳保护：极管的器件，应在栅源同外接齐纳保护二极管或外接其他保护电路。

(5)使用MOSFET时，尽最不穿易产生静电荷的服装(如尼龙服装)。

(6)在操作现场，要尽量回避易带电的绝缘体(特别是化学纤维和靼料易带电)和使用导电性物质。

2、防止偶然性振荡损坏器件

(1)场效应晶体管互导大小与工作区有关，电压越低则越高。

(2)结型场效应晶体管的豫、漏极可以互换使用。

(3)绝缘栅型场效应晶体管．在栅极开路时极易受周围磁场作用，会产生瞬问高电压使栅极击穿。故在存放时，应将三个引脚短路，防止静电感应电荷击穿绝缘栅。

(4)工作点的选择，应不得超过额定漏源电压、栅源电压、耗散功率及最大电流所允许的数值。

(5)测试绝缘栅场效应晶体管时，测试仪器应良好接地，以免击穿栅极。

(6)需采取防潮措施，防止由于输入阻抗下降造成场效应晶体管性能差。

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