1.概述
MOSFET的原意是:MOS(Metal Oxide Semiconductor金屬氧化物半導體),FET(Field Effect Transistor場效應晶體管),即以金屬層(M)的柵極隔著氧化層(O)利用電場的效應來控制半導體(S)的場效應晶體管。
2.功率MOSFET的結構和工作原理
功率MOSFET的種類:按導電溝道可分為P溝道和N溝道。按柵極電壓幅值可分為;耗盡型;當柵極電壓為零時漏源極之間就存在導電溝道,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,功率MOSFET主要是N溝道增強型。
3.高壓MOSFET原理與性能分析
在功率半導體器件中,MOSFET以高速、低開關損耗、低驅動損耗在各種功率變換,特別是高頻功率變換中起著重要作用。在低壓領域,MOSFET沒有競 爭對手,但隨著MOS的耐壓提高,導通電阻隨之以2.4-2.6次方增長,其增長速度使MOSFET制造者和應用者不得不以數十倍的幅度降低額定電流,以 折中額定電流、導通電阻和成本之間的矛盾。即便如此,高壓MOSFET在額定結溫下的導通電阻產生的導通壓降仍居高不下,耐壓500V以上的MOSFET 的額定結溫、額定電流條件下的導通電壓很高,耐壓800V以上的導通電壓高得驚人,導通損耗占MOSFET總損耗的2/3-4/5,使應用受到極大限制。
4.功率MOSFET驅動電路
功率MOSFET是電壓型驅動器件,沒有少數載流子的存貯效應,輸入阻抗高,因而開關速度可以很高,驅動功率小,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與極間電容的關系可表述為:
功率MOSFET的柵極輸入端相當于一個容性網絡,它的工作速度與驅動源內阻抗有關。由于 CISS的存在,靜態時柵極驅動電流幾乎為零,但在開通和關斷動態過程中,仍需要一定的驅動電流。假定開關管飽和導通需要的柵極電壓值為VGS,開關管的 開通時間TON包括開通延遲時間TD和上升時間TR兩部分。
開關管關斷過程中,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。
根據以上對功率MOSFET特性的分析,其驅動通常要求:觸發脈沖要具有足夠快的上升和下降速度;②開通時以低電阻力柵極電容充電,關斷時為柵極提供低 電阻放電回路,以提高功率MOSFET的開關速度;③為了使功率MOSFET可靠觸發導通,觸發脈沖電壓應高于管子的開啟電壓,為了防止誤導通,在其截止 時應提供負的柵源電壓;④功率開關管開關時所需驅動電流為柵極電容的充放電電流,功率管極間電容越大,所需電流越大,即帶負載能力越大。