功率mosfet(powermosfet)的(功率場(chǎng)效應管mosfet有哪些)
1.功率場(chǎng)效應管mosfet有哪些
功率場(chǎng)效應管開(kāi)關(guān)電路圖：
向左轉|向右轉
場(chǎng)效應管導通時(shí)，漏溝道電阻有幾千MΩ。所以，場(chǎng)效應客可以構成比較理想的低頻開(kāi)關(guān)。場(chǎng)效應管的極間電容不利于高頻信號的隔離，從而增大了響應時(shí)間，限制了最高工作頻率。
功率MOS場(chǎng)效應晶體管也分為結型和絕緣柵型，但通常主要指絕緣柵型中的MOS型（Metal Oxide Semiconductor FET），簡(jiǎn)稱(chēng)功率MOSFET(Power MOSFET)。結型功率場(chǎng)效應晶體管一般稱(chēng)作靜電感應晶體管（Static Induction Transistor——SIT）。其特點(diǎn)是用柵極電壓來(lái)控制漏極電流，驅動(dòng)電路簡(jiǎn)單，需要的驅動(dòng)功率小，開(kāi)關(guān)速度快，工作頻率高，熱穩定性?xún)?yōu)于GTR，但其電流容量小，耐壓低，一般只適用于功率不超過(guò)10kW的電力電子裝置。
2.什么是VMOS管、DMOS管、TMOS管
什么是 MOSFET “MOSFET” 是英文 MetalOxide Semicoductor Field Effect Transistor 的縮寫(xiě)，譯成中文是 “ 金屬氧化物半導體場(chǎng)效應管 ” 。
它是由金屬、氧化物 （SiO2 或 SiN） 及半導體三種材料制成的器件。 所謂功率 MOSFET(Power MOSFET) 是指它能輸出較大的工作電流 （ 幾安到幾十安 ） ，用于功率輸出級的器件。
MOSFET 的結構 圖 1 是典型平面 N 溝道增強型 MOSFET 的剖面圖。它用一塊 P 型硅半導體材料作襯底 （ 圖 la） ，在其面上擴散了兩個(gè) N 型區 （ 圖 lb） ，再在上面覆蓋一層二氧化硅 （SiQ2） 絕緣層 （ 圖 lc） ，最后在 N 區上方用腐蝕的方法做成兩個(gè)孔，用金屬化的方法分別在絕緣層上及兩個(gè)孔內做成三個(gè)電極： G（ 柵極 ） 、S（ 源極 ） 及 D（ 漏極 ） ，如圖 1d 所示。
從圖 1 中可以看出柵極 G 與漏極 D 及源極 S 是絕緣的， D 與 S 之間有兩個(gè) PN 結。一般情況下，襯底與源極在內部連接在一起。
圖 1 是 N 溝道增強型 MOSFET 的基本結構圖。為了改善某些參數的特性，如提高工作電流、提高工作電壓、降低導通電阻、提高開(kāi)關(guān)特性等有不同的結構及工藝，構成所謂 VMOS 、DMOS 、TMOS 等結構。
圖 2 是一種 N 溝道增強型功率 MOSFET 的結構圖。雖然有不同的結構，但其工作原理是相同的，這里就不一一介紹了。
請看：都是MOS管，只是工藝和參數不同。 。
3.如何正確掌握選擇MOSFET的技巧
MOSFET有兩大類(lèi)型：N溝道和P溝道。在功率系統中，MOSFET可被看成電氣開(kāi)關(guān)。當在N溝道MOSFET的柵極和源極間加上正電壓時(shí)，其開(kāi)關(guān)導通。導通時(shí)，電流可經(jīng)開(kāi)關(guān)從漏極流向源極。漏極和源極之間存在一個(gè)內阻，稱(chēng)為導通電阻RDS(ON)。必須清楚MOSFET的柵極是個(gè)高阻抗端，因此，總是要在柵極加上一個(gè)電壓。如果柵極為懸空，器件將不能按設計意圖工作，并可能在不恰當的時(shí)刻導通或關(guān)閉，導致系統產(chǎn)生潛在的功率損耗。當源極和柵極間的電壓為零時(shí)，開(kāi)關(guān)關(guān)閉，而電流停止通過(guò)器件。雖然這時(shí)器件已經(jīng)關(guān)閉，但仍然有微小電流存在，這稱(chēng)之為漏電流，即IDSS。
第一步：選用N溝道還是P溝道
為設計選擇正確器件的第一步是決定采用N溝道還是P溝道MOSFET。在典型的功率應用中，當一個(gè)MOSFET接地，而負載連接到干線(xiàn)電壓上時(shí)，該MOSFET就構成了低壓側開(kāi)關(guān)。在低壓側開(kāi)關(guān)中，應采用N溝道MOSFET，這是出于對關(guān)閉或導通器件所需電壓的考慮。當MOSFET連接到總線(xiàn)及負載接地時(shí)，就要用高壓側開(kāi)關(guān)。通常會(huì )在這個(gè)拓撲中采用P溝道MOSFET，這也是出于對電壓驅動(dòng)的考慮。要選擇適合應用的器件，必須確定驅動(dòng)器件所需的電壓，以及在設計中最簡(jiǎn)易執行的方法。下一步是確定所需的額定電壓，或者器件所能承受的最大電壓。額定電壓越大，器件的成本就越高。根據實(shí)踐經(jīng)驗，額定電壓應當大于干線(xiàn)電壓或總線(xiàn)電壓。這樣才能提供足夠的保護，使MOSFET不會(huì )失效。就選擇MOSFET而言，必須確定漏極至源極間可能承受的最大電壓，即最大VDS。知道MOSFET能承受的最大電壓會(huì )隨溫度而變化這點(diǎn)十分重要。設計人員必須在整個(gè)工作溫度范圍內測試電壓的變化范圍。額定電壓必須有足夠的余量覆蓋這個(gè)變化范圍，確保電路不會(huì )失效。設計工程師需要考慮的其他安全因素包括由開(kāi)關(guān)電子設備（如電機或變壓器）誘發(fā)的電壓瞬變。不同應用的額定電壓也有所不同；通常，便攜式設備為20V、FPGA電源為20~30V、85~220VAC應用為450~600V。
第二步：確定額定電流
第二步是選擇MOSFET的額定電流。視電路結構而定，該額定電流應是負載在所有情況下能夠承受的最大電流。與電壓的情況相似，設計人員必須確保所選的MOSFET能承受這個(gè)額定電流，即使在系統產(chǎn)生尖峰電流時(shí)。兩個(gè)考慮的電流情況是連續模式和脈沖尖峰。在連續導通模式下，MOSFET處于穩態(tài)，此時(shí)電流連續通過(guò)器件。脈沖尖峰是指有大量電涌（或尖峰電流）流過(guò)器件。一旦確定了這些條件下的最大電流，只需直接選擇能承受這個(gè)最大電流的器件便可。選好額定電流后，還必須計算導通損耗。在實(shí)際情況下，MOSFET并不是理想的器件，因為在導電過(guò)程中會(huì )有電能損耗，這稱(chēng)之為導通損耗。MOSFET在“導通”時(shí)就像一個(gè)可變電阻，由器件的RDS(ON)所確定，并隨溫度而顯著(zhù)變化。器件的功率耗損可由Iload2*RDS(ON)計算，由于導通電阻隨溫度變化，因此功率耗損也會(huì )隨之按比例變化。對MOSFET施加的電壓VGS越高，RDS(ON)就會(huì )越小；反之RDS(ON)就會(huì )越高。對系統設計人員來(lái)說(shuō)，這就是取決于系統電壓而需要折中權衡的地方。對便攜式設計來(lái)說(shuō)，采用較低的電壓比較容易（較為普遍），而對于工業(yè)設計，可采用較高的電壓。注意RDS(ON)電阻會(huì )隨著(zhù)電流輕微上升。關(guān)于RDS(ON)電阻的各種電氣參數變化可在制造商提供的技術(shù)資料表中查到。 技術(shù)對器件的特性有著(zhù)重大影響，因為有些技術(shù)在提高最大VDS時(shí)往往會(huì )使RDS(ON)增大。對于這樣的技術(shù)，如果打算降低VDS和RDS(ON)，那么就得增加晶片尺寸，從而增加與之配套的封裝尺寸及相關(guān)的開(kāi)發(fā)成本。業(yè)界現有好幾種試圖控制晶片尺寸增加的技術(shù)，其中最主要的是溝道和電荷平衡技術(shù)。在溝道技術(shù)中，晶片中嵌入了一個(gè)深溝，通常是為低電壓預留的，用于降低導通電阻RDS(ON)。為了減少最大VDS對RDS(ON)的影響，開(kāi)發(fā)過(guò)程中采用了外延生長(cháng)柱/蝕刻柱工藝。例如，飛兆半導體開(kāi)發(fā)了稱(chēng)為SuperFET的技術(shù)，針對RDS(ON)的降低而增加了額外的制造步驟。這種對RDS(ON)的關(guān)注十分重要，因為當標準MOSFET的擊穿電壓升高時(shí)，RDS(ON)會(huì )隨之呈指數級增加，并且導致晶片尺寸增大。
4.常用的電力MOSFET有哪些
功率MOSFET可分為N溝道和P溝道兩種類(lèi)型，目前使用最多的是N溝道增強型MOSFET。
由于功率MOSFET的特殊結構，其具有極高的輸入阻抗，再靜電較強的場(chǎng)合難以泄放電荷，易引起靜電擊穿。所以在運輸，存放，焊接，測試一定要采取必要的保護措施。
實(shí)際應用中常對功率MOSFET的柵極過(guò)電壓與漏源極過(guò)電壓進(jìn)行保護，如RC吸收浪涌電壓，在感性負載上并聯(lián)二極管VD。MOSFET的過(guò)電流保護由電流互感器CT檢測過(guò)電流，從而切斷MOSFET的柵極信號，也可用電阻或霍爾元件替代CT。
功率MOSFET適用于并聯(lián)運行，并聯(lián)時(shí)應注意以下幾個(gè)方面。
1/并聯(lián)功率MOSFET的各柵極分別用電阻分開(kāi)，柵極電路的輸出電阻應小于串入電阻值
2/在每個(gè)柵極引線(xiàn)上設置鐵氧體磁環(huán)，即在導線(xiàn)上套一小磁環(huán)形成有損耗阻尼環(huán)節
3/必要時(shí)在每個(gè)器件的漏柵之間接入幾百PF的小電容以改變耦合電壓的相位關(guān)系
4/在源極接入適當的電感
5/精心布局，使器件盡量做到完美對稱(chēng)，連線(xiàn)盡量相等，并且盡量減短加粗，盡可能用多股絞線(xiàn)
