电力场效应晶体管

特点

• 驱动电路简单，需要的驱动功率小

• 开关速度快，工作频率高

• 开关速度快，工作频率高

• 电流容量小，耐压低，多用于功率不超过10kW的电力电子装置

种类

沟道

• P沟道
• N沟道

当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道的称为 耗尽型

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的称为增强型

在电力MOSFET 中，主要是N 沟道增强型

结构

• 单极型晶体管

• 大都采用垂直导电结构，又称VMOSFET

• 提高了耐压和耐电流的能力

• 电力MOSFET 是 多元集成 结构。

工作原理

截止

• 当 漏源 极间接正电压， 栅极 和 源极 间电压为 零时，P 基区与N 漂移区之间形成的PN 结J 1 反偏，漏源极之间无电流流过。

导通

• 在 栅极 和 源极 之间加一 正电压U GS ，正电压会将其下面 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U GS 大于某一电压值U T 时，使P 型半导体反型成N型 型半导体，该 反型层 形成N 沟道而使PN 结J 1 消失，漏极和源极导电
• U T 称为 开启电压（或阈值电压） ，U GS 超过U T 越多，导电能力越强，漏极电流I D 越大

基本特性

静态特性

• 转移特性

  • I D 较大时，I D 与U GS 的关系近似线性，曲线的斜率被定义为的关系近似线性，曲线的斜率被定义为MOSFET的 的 跨导G fs
  • 是电压控制型器件，其输入阻抗极高，输入电流非常小

动态特性

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

其它

• 不存在 少子储存效应，关断过程非常迅速
• 开关时间在10~100ns之间，其工作频率可达之间，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。

主要参数

• 跨导G fs 、开启电压U T

• 漏极电压U DS

  • 标称电力MOSFET 电压定额的参数

• 漏极直流电流I D 和漏极脉冲电流幅值I DM

  • 标称电力MOSFET 电流定额的参数

• 栅源电压U GS

  • 栅源之间的绝缘层很薄，|U GS|>20V 将导致绝缘层击穿

• 极间电容

  • C GS
  • C GD
  • C DS

• 漏源间的 耐压 、漏极最大允许 电流 和最大 耗散功率决定了电力决定了电力MOSFET 的安全工作区