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常用小功率场效应管
功率场效应管

功(gong)率(lv)MOS场(chang)效(xiao)(xiao)应(ying)(ying)晶体(ti)(ti)(ti)管(guan)，即MOSFET，其原意是(shi)：MOS（Metal Oxide Semiconductor金(jin)属(shu)氧(yang)(yang)化物半导体(ti)(ti)(ti)），FET（Field Effect Transistor场(chang)效(xiao)(xiao)应(ying)(ying)晶体(ti)(ti)(ti)管(guan)），即以金(jin)属(shu)层（M）的(de)栅极(ji)隔着氧(yang)(yang)化层（O）利(li)用电场(chang)的(de)效(xiao)(xiao)应(ying)(ying)来控制半导体(ti)(ti)(ti)（S）的(de)场(chang)效(xiao)(xiao)应(ying)(ying)晶体(ti)(ti)(ti)管(guan)。

功(gong)(gong)率(lv)MOS场效应(ying)晶(jing)体管(guan)(guan)也分为结型(xing)和(he)绝缘栅型(xing)，但通常(chang)主要指绝缘栅型(xing)中的(de)MOS型(xing)（Metal Oxide Semiconductor FET），简(jian)称(cheng)功(gong)(gong)率(lv)MOSFET（Power MOSFET）。结型(xing)功(gong)(gong)率(lv)场效应(ying)晶(jing)体管(guan)(guan)一般(ban)称(cheng)作静电(dian)感应(ying)晶(jing)体管(guan)(guan)（Static Induction Transistor——SIT）。其特点是(shi)用栅极电(dian)压来控制漏(lou)极电(dian)流，驱(qu)动电(dian)路简(jian)单，需要的(de)驱(qu)动功(gong)(gong)率(lv)小(xiao)，开关速度快(kuai)，工作频(pin)率(lv)高，热稳定性优于(yu)GTR，但其电(dian)流容量(liang)小(xiao)，耐压低，一般(ban)只适(shi)用于(yu)功(gong)(gong)率(lv)不超过10kW的(de)电(dian)力电(dian)子装置。

小功率场效应管参数选型表

KIA半导体供应小功(gong)率场(chang)效应管，参数请查看下图：

小功率场效应管的分类与结构

（一）小功率场效应管的分类

小功(gong)率场效应(ying)(ying)管(guan)也(ye)分为(wei)结型(xing)和绝(jue)缘(yuan)栅(zha)型(xing)，但(dan)通(tong)常主要(yao)指绝(jue)缘(yuan)栅(zha)型(xing)中的MOS型(xing)（Metal Oxide Semiconductor FET），简称(cheng)功(gong)率MOSFET（Power MOSFET）。结型(xing)功(gong)率场效应(ying)(ying)晶体管(guan)一(yi)般称(cheng)作(zuo)静电感应(ying)(ying)晶体管(guan)（Static Induction Transistor——SIT）。

其特点是用栅极电压(ya)来控制(zhi)漏极电流(liu)，驱动电路简单，需要的驱动功率小(xiao)，开(kai)关速度(du)快，工作(zuo)频率高，热稳定性优于GTR，但其电流(liu)容量小(xiao)，耐压(ya)低(di)，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。

（二）小功率场效应结构与特性

功(gong)率(lv)MOSFET的(de)内部结(jie)构和(he)(he)电气符号(hao)如图(tu)1所(suo)示；其导(dao)(dao)(dao)通时只有一种极性的(de)载(zai)流子(zi)(zi)（多(duo)子(zi)(zi)）参与导(dao)(dao)(dao)电，是单(dan)极型(xing)晶体管(guan)。导(dao)(dao)(dao)电机(ji)理(li)与小功(gong)率(lv)场效(xiao)应管(guan)管(guan)相同，但结(jie)构上(shang)有较大(da)区别，小功(gong)率(lv)MOS管(guan)是横向(xiang)导(dao)(dao)(dao)电器(qi)件，功(gong)率(lv)场效(xiao)应管(guan)大(da)都采(cai)用垂直导(dao)(dao)(dao)电结(jie)构，又称为VMOSFET（Vertical MOSFET），大(da)大(da)提高了(le)MOSFET器(qi)件的(de)耐(nai)压(ya)和(he)(he)耐(nai)电流能力(li)。功(gong)率(lv)MOSFET为多(duo)元集成结(jie)构，如国(guo)际整流器(qi)公(gong)司（International Rectifier）的(de)HEXFET采(cai)用了(le)六边形单(dan)元；

1、静态(tai)特性

其转移特性(xing)和输出特性(xing)如下图所示。

漏极电流ID和栅源间(jian)电压UGS的(de)关(guan)系称为MOSFET的(de)转移特性(xing)，ID较(jiao)大时，ID与UGS的(de)关(guan)系近似线(xian)性(xing)，曲线(xian)的(de)斜(xie)率定义为跨(kua)导Gfs

MOSFET的漏(lou)极伏安特性（输出特性）：截(jie)止(zhi)区(qu)（对(dui)应于GTR的截(jie)止(zhi)区(qu)）；饱(bao)和(he)区(qu)（对(dui)应于GTR的放大区(qu)）；非(fei)饱(bao)和(he)区(qu)（对(dui)应于GTR的饱(bao)和(he)区(qu)）。电(dian)(dian)(dian)力MOSFET工(gong)作在开关状态，即(ji)在截(jie)止(zhi)区(qu)和(he)非(fei)饱(bao)和(he)区(qu)之(zhi)间来回转换。电(dian)(dian)(dian)力MOSFET漏(lou)源极之(zhi)间有(you)(you)寄生二极管，漏(lou)源极间加(jia)反向电(dian)(dian)(dian)压时器件导通。电(dian)(dian)(dian)力MOSFET的通态电(dian)(dian)(dian)阻具有(you)(you)正温度系数(shu)，对(dui)器件并(bing)联时的均流有(you)(you)利。

2、动态特(te)性

其测试电路和开关过程波形如下图所示。

开(kai)通过程；开(kai)通延迟时(shi)(shi)间td(on) —up前沿(yan)时(shi)(shi)刻到uGS=UT并开(kai)始出现iD的时(shi)(shi)刻间的时(shi)(shi)间段；

上升(sheng)时(shi)间tr— uGS从uT上升(sheng)到MOSFET进入非饱(bao)和区的(de)栅压UGSP的(de)时(shi)间段(duan)；

iD稳态值(zhi)由漏极(ji)电源电压UE和漏极(ji)负载(zai)电阻决(jue)定(ding)。UGSP的大(da)小和iD的稳态值(zhi)有关，UGS达到UGSP后，在up作用下继(ji)续升高直(zhi)至(zhi)达到稳态，但iD已不(bu)变。

开通(tong)时间(jian)ton—开通(tong)延迟时间(jian)与上(shang)升时间(jian)之和(he)。

关(guan)断延迟时(shi)间(jian)td(off) —up下降到(dao)零(ling)起(qi)，Cin通过Rs和RG放电，uGS按指(zhi)数曲线下降到(dao)UGSP时(shi)，iD开始减小为零(ling)的时(shi)间(jian)段。

下降(jiang)时间tf— uGS从UGSP继续下降(jiang)起，iD减小，到uGS，关(guan)断时间toff—关(guan)断延迟时间和下降(jiang)时间之(zhi)和。

3、开关速度

MOSFET的(de)开关(guan)速(su)(su)度和(he)Cin充(chong)放电(dian)有很大关(guan)系(xi)，使用者无法降低(di)Cin，但(dan)可降低(di)驱动(dong)电(dian)路内阻(zu)Rs减小(xiao)时间常数，加快(kuai)开关(guan)速(su)(su)度，MOSFET只靠(kao)多子(zi)导(dao)电(dian)，不存(cun)在少(shao)子(zi)储存(cun)效应，因而(er)关(guan)断过(guo)程非常迅速(su)(su)，开关(guan)时间在10—100ns之间，工作频(pin)率可达100kHz以上，是(shi)主要电(dian)力电(dian)子(zi)器件中最高的(de)。

场控器件静(jing)态时几乎不需输入电流。但在开(kai)关过程中需对输入电容充放电，仍需一(yi)定的驱动(dong)功率。开(kai)关频(pin)率越高，所需要的驱动(dong)功率越大。

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