功率场效应晶体管的特性

Question

如题所述

Answer 1

功率场效应晶体管及其特性
一、 功率场效应晶体管是电压控制器件，在功率场效应晶体管中较多采用的是V沟槽工艺，这种工艺生产地管称为VMOS场效应晶体管，它的栅极做成V型，有沟道短、耐压能力强、跨导线性好、开关速度快等优点，故在功率应用领域有着广泛的应用，出现一种更好的叫TMOS管，它是在VMOS管基础上改进而成的，没有V形槽，只形成了很短的导通沟槽。
二、 功率场效应晶体管的基本参数及符号
1.极限参数和符号
（1） 漏源极间短路时，栅漏极间的耐压VGDS
（2） 漏源极间开路时，栅漏极间的耐压VGSO
（3） 栅源极在规定的偏压下，漏源极间耐压VDSX
（4） 击穿电压BVDS
（5） 栅极电流IG
（6） 最大漏电极耗散功率PD
（7） 沟道温度TGH，存储温度TSTG
2.电气特性参数和符号
（1） 栅极漏电电流IGSS
（2） 漏极电流IDSS
（3） 夹断电压VP
（4） 栅源极门槛极电压VGS（th）
（5） 导通时的漏极电流ID（on）
（6） 输入电容Ciss
（7） 反向传输电容Crss
（8） 导通时的漏源极间电阻RDS（on）
（9） 导通延时时间td（on）
（10）上升时间tr
（11）截止延时时间td（off）
（12）下降时间tf
这些参数反映了功率场效应晶体管在开关工作状态下的瞬间响应特性，在功率场效应晶体管用于电机控制等用途时特别有用。

Answer 2

功率场效应晶体管，特别是功率MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor），具有以下一些关键特性：
1. 高输入阻抗：功率MOSFET的栅极是由绝缘层（通常是氧化硅）与半导体隔开的，因此它具有极高的输入阻抗，这意味着需要非常小的控制功率来开关器件。
2. 低导通电阻：当MOSFET导通时，它的导通电阻相对较低，从而保证了低功率损耗。这是功率应用中非常重要的特性。
3. 快速开关速度：功率MOSFET可以实现非常快速的开关换流，这让它们在需要高速开关的应用中十分有用，如开关电源、电动车控制以及逆变器等。
4. 热稳定性较好：MOSFET通常有较好的热稳定性，当环境温度提高，导通电阻会增加，电流自然会下降，从而避免器件损坏。
5. 体二极管特性：大多数功率MOSFET内部都具有一个固有的体二极管（也称为寄生二极管或反向二极管），在电流试图逆向穿过器件时，这个二极管会导通。
6. 门极阈值电压：MOSFET的栅极-源极间存在一个阈值电压，栅极电压必须超过这个阈值才能使器件导通。
7. 漏源击穿电压：在导通状态和关闭状态下，MOSFET能够耐受的最大电压称为漏源击穿电压，这个值对于确定器件在高电压应用中的适用性至关重要。
8. 热膨胀系数配对：功率MOSFET的热膨胀系数往往与常用的散热材质配对，以优化散热性能。
功率场效应晶体管的这些特性，加之它们的小尺寸、较长的寿命和可靠的性能，使它们广泛应用于各类电力电子设备中。不过，MOSFET在某些应用中可能还会出现一些局限性，例如，它们在高压应用中可能不如IGBT的损耗表现良好。因此，在设计电力电子系统时，选择合适的功率器件至关重要。