vmos管是什么-vmos管工作原理、检测方法、特性与注意事项详解

vmos管是(shi)什(shen)么，vmos管全(quan)称(cheng)V-groove metal-oxide semiconductor，或功率(lv)场效(xiao)应管，其全(quan)称(cheng)为(wei)V型槽MOS场效(xiao)应管。

vmos管是什么，工作原理是什么

VMOS功率场管(guan)(guan)的(de)(de)外形和(he)内部结构示意图如(ru)图1所(suo)示，图1(b)为P沟道VMOS管(guan)(guan)栅极(ji)(ji)做成V形槽状，使得栅极(ji)(ji)表(biao)面(mian)和(he)氧化膜表(biao)面(mian)的(de)(de)面(mian)积较大，有利于大电(dian)(dian)流(liu)控(kong)制，栅极(ji)(ji)仍然与(yu)漏(lou)、源极(ji)(ji)是(shi)绝缘的(de)(de)，因(yin)此VMOS管(guan)(guan)也是(shi)绝缘栅场效应(ying)管(guan)(guan)。漏(lou)极(ji)(ji)D从芯片上(shang)引(yin)出(chu)。与(yu)MOS管(guan)(guan)比较，—是(shi)源极(ji)(ji)与(yu)两极(ji)(ji)的(de)(de)面(mian)积大，二是(shi)垂直导电(dian)(dian)(Mos管(guan)(guan)是(shi)沿(yan)表(biao)面(mian)水平导电(dian)(dian))，二者(zhe)决定了VMOS管(guan)(guan)的(de)(de)漏(lou)极(ji)(ji)电(dian)(dian)流(liu)ID比MOS管(guan)(guan)大。电(dian)(dian)流(liu)ID的(de)(de)流(liu)向为：从重掺(chan)杂(za)M+型区源极(ji)(ji)出(chu)发(fa)，通过P沟道进入(ru)轻掺(chan)杂(za)N-漂移区，然后到达漏(lou)极(ji)(ji)。这(zhei)种管(guan)(guan)于的(de)(de)耐压高、功率大，被(bei)广泛(fan)用于放(fang)大器、开关电(dian)(dian)源和(he)逆变器中，使用时要注意加装散(san)热器，以(yi)免(mian)烧杯管(guan)(guan)子(zi)。

vmos管是什么，根据结构的不同，vmos管分为两大类：

VMOS管，即(ji)垂直导电V形(xing)槽MOS管；

VDMOS管，即垂直导电(dian)双扩(kuo)散(san)MOS管。

它们的结构(gou)(gou)分别如图(tu)1-15（a）、（b） 所示，其中（a）为VVMOS结构(gou)(gou)剖(pou)面(mian)图(tu)，（b）为VDMOS结构(gou)(gou)剖(pou)面(mian)图(tu)。下面(mian)以VVMOS结构(gou)(gou)为例，说(shuo)明(ming)一下VMOS管的构(gou)(gou)成。

获得垂直沟道的一(yi)(yi)种(zhong)方法(fa)是形成穿入(ru)硅表面(mian)的V形槽，开(kai)始时在(zai)N+衬底上生(sheng)(sheng)成一(yi)(yi)个N-外(wai)延(yan)层，在(zai)此外(wai)延(yan)层内(nei)进(jin)行一(yi)(yi)次(ci)掺杂颇(po)轻的P型沟道体(ti)扩散(san)，随后是一(yi)(yi)次(ci)N+源区(qu)扩散(san)。然后刻(ke)蚀出(chu)V 形槽，并使它延(yan)伸进(jin)入(ru)到(dao)N-外(wai)延(yan)层内(nei)。最后生(sheng)(sheng)长氧化(hua)掩(yan)盖层。再通(tong)过金属化(hua)提供栅极(ji)及其它所需(xu)的连接。包括(kuo)N+源区(qu)与(yu)P沟道体(ti)之间的连接。

按导电(dian)沟(gou)(gou)道(dao)划分(fen)，VMOS管可(ke)(ke)分(fen)为(wei)N沟(gou)(gou)道(dao)型和P沟(gou)(gou)道(dao)型两种(zhong)，可(ke)(ke)与双极(ji)晶体管的npn型和pnp型相对应。

作为(wei)一个(ge)例子(zi)，图1-16 画(hua)出N沟(gou)道增强型VMOS管的输(shu)出特(te)(te)性(xing)(xing)曲线。从形状上看，它(ta)与(yu)双极晶体管的输(shu)出特(te)(te)性(xing)(xing)相似。但内含不一样，这是由(you)VMOS管的基本特(te)(te)性(xing)(xing)决定的。VMOS管输(shu)出特(te)(te)性(xing)(xing)中的每一条曲线是以栅源(yuan)电(dian)压(ya)Ugs为(wei)参(can)(can)变量(liang)画(hua)出的，面双极晶体管输(shu)出特(te)(te)性(xing)(xing)的每一条曲线是以基极电(dian)流Ib为(wei)参(can)(can)变量(liang)画(hua)出的。

vmos管的检测方法

（1）判定栅极G

将万用表拨至R×1k档(dang)分(fen)别测量三个(ge)管(guan)脚(jiao)(jiao)之间的电阻。若发现某脚(jiao)(jiao)与其它两脚(jiao)(jiao)的电阻均(jun)呈无(wu)穷(qiong)大(da)，并且交换表笔后仍(reng)为无(wu)穷(qiong)大(da)，则证明此脚(jiao)(jiao)为G极，因为它和另外两个(ge)管(guan)脚(jiao)(jiao)是绝(jue)缘的。

（2）判定源极S、漏极D

在源-漏之(zhi)间有(you)一(yi)(yi)个PN结，因此根据PN结正、反向(xiang)电(dian)(dian)阻(zu)存在差异(yi)，可识别S极(ji)(ji)与(yu)D极(ji)(ji)。用交换表笔法测两(liang)次(ci)电(dian)(dian)阻(zu)，其中电(dian)(dian)阻(zu)值(zhi)较低（一(yi)(yi)般为几(ji)千欧至十几(ji)千欧）的一(yi)(yi)次(ci)为正向(xiang)电(dian)(dian)阻(zu)，此时黑(hei)表笔的是S极(ji)(ji)，红(hong)表笔接D极(ji)(ji)。

（3）测量漏-源通态电阻RDS（on）

将(jiang)G-S极(ji)短路，选择万(wan)用表(biao)的R×1档，黑表(biao)笔接S极(ji)，红表(biao)笔接D极(ji)，阻(zu)值(zhi)应(ying)为几欧(ou)至十几欧(ou)。

由于测(ce)试(shi)条件不同，测(ce)出的RDS（on）值比(bi)手册中(zhong)给出的典型(xing)值要高一些。例如用500型(xing)万用表R×1档实(shi)测(ce)一只(zhi)IRFPC50型(xing)VMOS管，RDS（on）=3.2W，大(da)于0.58W（典型(xing)值）。

（4）检查跨导

将万用表(biao)置于R×1k（或R×100）档(dang)，红表(biao)笔接S极(ji)，黑(hei)表(biao)笔接D极(ji)，手持螺丝刀去碰触栅极(ji)，表(biao)针应有(you)明(ming)显偏转，偏转愈(yu)大，管子的跨导愈(yu)高。

vmos管是什么-VMOS的低压、低饱、导通电阻特性

VMOS实验：工频同步(bu)整流电路

这个电路实践上(shang)很少见，但是关于入门理论却比拟(ni)适(shi)用。

VMOS之(zhi)所以(yi)能成(cheng)为MOSFET乃(nai)至FET的(de)(de)应用主流(liu)，主要缘由是(shi)低(di)电压(ya)规格(ge)的(de)(de)饱和(he)导通电阻(zu)十(shi)分低(di)，远低(di)于二极管(guan)的(de)(de)压(ya)降，在低(di)压(ya)大电流(liu)的(de)(de)应用中具有无可比较的(de)(de)优(you)势，也是(shi)便(bian)携设备的(de)(de)首选，就像木书第l章(zhang)的(de)(de)图1.3显现的(de)(de)那样(yang)，它(ta)的(de)(de)低(di)阻(zu)特性(xing)十(shi)分有用。

VMOS的(de)低压、低饱和导通电(dian)阻特性的(de)主要(yao)应用有两方面，一是DC-DC开关电(dian)源，加上它的(de)高速特性，可(ke)以(yi)大幅度进(jin)步(bu)电(dian)路(lu)效率并减(jian)小体积；二是同步(bu)整(zheng)流，可(ke)以(yi)有效进(jin)步(bu)电(dian)路(lu)效率，特别是低输出(chu)电(dian)压电(dian)路(lu)的(de)效率。

同步(bu)整流(liu)电(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)是(shi)应(ying)用有(you)(you)源器(qi)件(jian)(jian)来替代二(er)(er)极管，用主动伺服控(kong)制(zhi)电(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)来控(kong)制(zhi)有(you)(you)源器(qi)件(jian)(jian)的(de)开关来模仿二(er)(er)极管停(ting)止整流(liu)的(de)电(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)。由(you)于BJT、IGBT等有(you)(you)源器(qi)件(jian)(jian)在饱和压(ya)降方面与(yu)二(er)(er)极管相比j1优势(shi)，因(yin)而目前常说的(de)同步(bu)整流(liu)电(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)，简直都(dou)(dou)是(shi)基(ji)于VMOS的(de)，在30V以内的(de)输出电(dian)(dian)(dian)压(ya)规格的(de)电(dian)(dian)(dian)源中，同步(bu)整流(liu)都(dou)(dou)有(you)(you)功(gong)耗方面的(de)优势(shi)，而且输出电(dian)(dian)(dian)压(ya)越(yue)(yue)低，这(zhei)个优势(shi)越(yue)(yue)大。比拟典(dian)型的(de)常见(jian)例子是(shi)PC。

同(tong)步整流电路(lu)(lu)(lu)大都用(yong)(yong)(yong)于开关电源，即高频(pin)整流电路(lu)(lu)(lu)，鲜(xian)有(you)用(yong)(yong)(yong)于丁频(pin)电路(lu)(lu)(lu)的，这主要(yao)是(shi)由于同(tong)步整流电路(lu)(lu)(lu)的电路(lu)(lu)(lu)复(fu)杂(za)，本钱比二极管整流要(yao)高得(de)多。而且，VMOS所能适用(yong)(yong)(yong)的上作频(pin)率（兆(zhao)赫兹级别）与市电工(gong)频(pin)(50/60Hz)相比，真(zhen)实是(shi)有(you)点(dian)大材小(xiao)用(yong)(yong)(yong)了。

不过，正是由(you)于这个频(pin)率太低(di)(di)了，因而(er)我们(men)才(cai)有可(ke)能(neng)(neng)将(jiang)电(dian)路尽量简单化(hua)，这样我们(men)就(jiu)有可(ke)能(neng)(neng)在(zai)(zai)入门的(de)时(shi)分(fen)体验到同(tong)步整流的(de)优势了。而(er)且，同(tong)步整流小(xiao)但功耗低(di)(di)，整流器件的(de)导通电(dian)阻对外电(dian)路而(er)言，是电(dian)源(yuan)内部的(de)一(yi)局部，在(zai)(zai)很多应用中，低(di)(di)内阻电(dian)源(yuan)也足十分(fen)有用的(de)。

在(zai)音(yin)频应(ying)用中，为了追(zhui)求(qiu)(qiu)低内阻，功放(fang)电(dian)路(lu)的(de)电(dian)源常(chang)常(chang)用快恢复二(er)(er)极(ji)管(guan)和肖特基二(er)(er)极(ji)管(guan)来(lai)替代(dai)普通整流二(er)(er)极(ji)管(guan)，前级电(dian)路(lu)则(ze)常(chang)常(chang)采用有源伺服和并联稳压(ya)电(dian)路(lu)（当然还有追(zhui)求(qiu)(qiu)低纹(wen)波的(de)需(xu)求(qiu)(qiu)），单从内阻指标来(lai)看，同步整流的(de)指标要明显(xian)优于上述方式。

为了追求(qiu)电(dian)路的(de)简单化，下面这个实验电(dian)路在适(shi)用(yong)化方面可能不是(shi)那么完美(mei)（如(ru)上图），但是(shi)也(ye)足以显现同(tong)步(bu)整流的(de)优势。

vmos管是什么-vmos管注意事项

（1）VMOS管(guan)亦分N沟(gou)道管(guan)与(yu)P沟(gou)道管(guan)，但绝大多数产品属于(yu)N沟(gou)道管(guan)。对于(yu)P沟(gou)道管(guan)，测量时应交(jiao)换表笔的(de)位(wei)置。

（2）有少数VMOS管在G-S之间并有保(bao)护二(er)极管，本检测方法中的1、2项不(bu)再适(shi)用。

（3）目前市场上(shang)还有一(yi)种VMOS管功率模(mo)块，专供(gong)交(jiao)流(liu)电机调速(su)器、逆变器使用。例如美国IR公司生产的(de)IRFT001型模(mo)块，内部(bu)有N沟道(dao)(dao)、P沟道(dao)(dao)管各(ge)三只，构(gou)成三相桥式结构(gou)。

（4）现在市(shi)售(shou)VNF系(xi)列（N沟道）产(chan)品，是美国Supertex公(gong)司生产(chan)的超(chao)高频(pin)功率场效应(ying)管(guan)，其最高工(gong)作(zuo)频(pin)率fp=120MHz，IDSM=1A，PDM=30W，共源小信(xin)号低(di)频(pin)跨导gm=2000μS。适(shi)用于高速(su)开关电路和广播、通信(xin)设备中(zhong)。

（5）使用(yong)VMOS管(guan)时必须加合(he)适的散(san)热(re)器后。以VNF306为例，该管(guan)子加装(zhuang)140×140×4（mm）的散(san)热(re)器后，最大功率才能达到30W。

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