电力场效应晶体管
分为结型和绝缘栅型,但通常主要指绝缘栅型中的MOS型(Metal Oxide Semiconductor FET),简称电力MOSFET(Power MOSFET)。
电力MOSFET是用栅极电压来控制漏极电流的,它的特点有:
驱动电路简单,需要的驱动功率小。
开关速度快,工作频率高。
热稳定性优于GTR。
电流容量小,耐压低,多用于功率不超过10kW的电力电子装置。
(1)电力MOSFET的结构和工作原理
电力MOSFET的种类
1.按导电沟道可分为P沟道和N沟道。
2.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。
3.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。
4.在电力MOSFET中,主要是N沟道增强型。
(2)电力MOSFET的结构
1.是单极型晶体管。
2.结构上与小功率MOS管有较大区别,小功率MOS管是横向导电器件,而目前电力MOSFET大都采用了垂直导电结构,所以又称为VMOSFET(VerticalMOSFET),这大大提高了MOSFET器件的耐压和耐电流能力。
3.按垂直导电结构的差异,分为利用V型槽实现垂直导电的VVMOSFET(Vertical V-groove MOSFET)和具有垂直导电双扩散MOS结构的DMOSFET(Vertical Double-diffused MOSFET)。
4.电力MOSFET也是多元集成结构。
电力MOSFET的结构和电气图形符号a)内部结构断面示意图 b)电气图形符号
(3)电力MOSFET的工作原理
1.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。
2.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。