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細說電力MOSFET特性、參數(shù)、注意事項、種類、特點-KIA MOS管

信息來源:本站 日期:2020-08-28 

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電力MOSFET-細說電力MOSFET特性、參數(shù)、注意事項、種類、特點

電力MOSFET簡介

電力MOSFET又名電力場效應晶體管分為結(jié)型和絕緣柵型,通常主要指絕緣柵型中的MOS型(Metal Oxide Semiconductor FET),簡稱電力MOSFET(Power MOSFET),結(jié)型電力場效應晶體管一般稱作靜電感應晶體管。


電力MOSFET種類

按導電溝道可分為P溝道和N溝道:

1、耗盡型——當柵極電壓為零時漏源極之間就存在導電溝道

2、增強型——對于N(P)溝道器件,柵極電壓大于(小于)零時才存在導電溝道,電力MOSFET主要是N溝道增強型。


電力MOSFET特點

1、用柵極電壓來控制漏極電流

2、驅(qū)動電路簡單,需要的驅(qū)動功率小

3、開關速度快,工作頻率高

4、熱穩(wěn)定性優(yōu)于GTR

5、電流容量小,耐壓低,一般只適用于功率不超過10kW的電力電子裝置


電力MOSFET的基本特性

電力MOSFET的基本特性詳解:

(一)靜態(tài)特性

(1)轉(zhuǎn)移特性

1.指漏極電流ID和柵源間電壓UGS的關系,反映了輸入電壓和輸出電流的關系。


2.ID較大時,ID與UGS的關系近似線性,曲線的斜率被定義為MOSFET的跨導Gfs,即:

電力MOSFET


3.是電壓控制型器件,其輸入阻抗極高,輸入電流非常小。

電力MOSFET


電力MOSFET的轉(zhuǎn)移特性和輸出特性 a) 轉(zhuǎn)移特性


(2)輸出特性

1.是MOSFET的漏極伏安特性。


2.截止區(qū)(對應于GTR的截止區(qū))、飽和區(qū)(對應于GTR的放大區(qū))、非飽和區(qū)(對應于GTR的飽和區(qū))三個區(qū)域,飽和是指漏源電壓增加時漏極電流不再增加,非飽和是指漏源電壓增加時漏極電流相應增加。


3.工作在開關狀態(tài),即在截止區(qū)和非飽和區(qū)之間來回轉(zhuǎn)換。


4.本身結(jié)構所致,漏極和源極之間形成了一個與MOSFET反向并聯(lián)的寄生二極管。


5.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。

電力MOSFET


電力MOSFET的轉(zhuǎn)移特性和輸出特性 b) 輸出特性


(3)動態(tài)特性

1.開通過程

開通延遲時間td(on)

電流上升時間tr

電壓下降時間tfv

開通時間ton= td(on)+tr+ tfv


2.關斷過程

關斷延遲時間td(off)

電壓上升時間trv

電流下降時間tfi

關斷時間toff = td(off)+trv+tfi


3.MOSFET的開關速度和其輸入電容的充放電有很大關系,可以降低柵極驅(qū)動電路的內(nèi)阻Rs,從而減小柵極回路的充放電時間常數(shù),加快開關速度。

電力MOSFET


電力MOSFET的開關過程 a)測試電路 b) 開關過程波形不存在少子儲存效應,因而其關斷過程是非常迅速的。開關時間在10~100ns之間,其工作頻率可達100kHz以上,是主要電力電子器件中最高的。在開關過程中需要對輸入電容充放電,仍需要一定的驅(qū)動功率,開關頻率越高,所需要的驅(qū)動功率越大。


電力MOSFET主要參數(shù)

除跨導Gfs、開啟電壓UT以及td(on)、tr、td(off)和tf之外還有:

(1)漏極電壓UDS——電力MOSFET電壓定額

(2)漏極直流電流ID和漏極脈沖電流幅值IDM——電力MOSFET電流定額

(3)柵源電壓UGS—— UGS>20V將導致絕緣層擊穿 。

(4)極間電容——極間電容CGS、CGD和CDS

間加正向電壓使N型半導體中的多數(shù)載流子-電子由源極出發(fā),經(jīng)過溝道到達漏極形成漏極電流ID。


電力MOSFET注意事項

1、防止靜電擊穿

靜電擊穿有兩種形式:一是電壓型,即柵極的薄氧化層發(fā)生擊穿而形成針孔,使柵極和源極間短路,或者使柵極和漏極間短路;


二是功率型,即金屬化薄膜鋁條被熔斷,造成柵極開路或者是源極開路。造成靜電擊穿的電荷源可能是器件本身,也可能是與之接觸的外部帶電物體,或帶電人體。在干燥環(huán)境中,活動的人體電位可達數(shù)千伏甚至上萬伏,所以人體是引起電力MOSFET靜電擊穿的主要電荷源之一。


防止靜電擊穿時應注意:

(1)在MOSFET測試和接人電路之前,應存放在靜電包裝袋、導電材料或金屬容器中,不能放在塑料盒或塑料袋中。取用時應拿管殼部分而不是引線部分。工作人員需通過腕帶良好接地。


(2)將MOSFET接入電路時,工作臺和烙鐵都必須良好接地,焊接時電烙鐵功率應不超過25W,最好是用內(nèi)熱式烙鐵。先焊柵極,后焊漏極與源極。


(3)在測試MOSFET時,測量儀器和工作臺都必須良好接地,并盡量減少相同儀器的使用次數(shù)和使用時間,從而盡快作業(yè)。MOsFET的三個電極未全部接入測試儀器或電路前.不要施加電壓。改換測試范圍時,電壓和電流都必須先恢復到零。


(4)注意柵極電壓不要過限。有些型號的電力MOSFET內(nèi)部輸入端接有齊納保護二極管,這種器件柵源間的反向電壓不得超過0.3V,對于內(nèi)部未設齊納保護:極管的器件,應在柵源同外接齊納保護二極管或外接其他保護電路。


(5)使用MOSFET時,盡最不穿易產(chǎn)生靜電荷的服裝(如尼龍服裝)。


(6)在操作現(xiàn)場,要盡量回避易帶電的絕緣體(特別是化學纖維和靼料易帶電)和使用導電性物質(zhì)。


2、防止偶然性振蕩損壞器件

(1)場效應晶體管互導大小與工作區(qū)有關,電壓越低則越高。

(2)結(jié)型場效應晶體管的豫、漏極可以互換使用。

(3)絕緣柵型場效應晶體管.在柵極開路時極易受周圍磁場作用,會產(chǎn)生瞬問高電壓使柵極擊穿。故在存放時,應將三個引腳短路,防止靜電感應電荷擊穿絕緣柵。

(4)工作點的選擇,應不得超過額定漏源電壓、柵源電壓、耗散功率及最大電流所允許的數(shù)值。

(5)測試絕緣柵場效應晶體管時,測試儀器應良好接地,以免擊穿柵極。

(6)需采取防潮措施,防止由于輸入阻抗下降造成場效應晶體管性能差。


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