·开关功率管MOS扫盲篇[转]
在使用MOS管设计开关电源或者马达驱动电路的时候，大部分人都会考虑MOS的导通电阻，最大电压等，最大电流等，也有很多人仅仅考虑这些因素。这样的电路也许是可以工作的，但并不是优秀的，作为正式的产品设计也是不允许的。下面是我对MOSFET及MOSFET驱动电路基础的一点总结，其中参考了一些资料，非全部原创。包括MOS管的介绍，特性，驱动以及应用电路。
1，MOS管种类和结构
MOSFET管是FET的一种（另一种是JFET），可以被制造成增强型或耗尽型，P沟道或N沟道共4种类型，但实际应用的只有增强型的N沟道MOS管和增强型的P沟道MOS管，所以通常提到NMOS，或者PMOS指的就是这两种。至于为什么不使用耗尽型的MOS管，不建议刨根问底。
对于这两种增强型MOS管，比较常用的是NMOS。原因是导通电阻小，且容易制造。所以开关电源和马达驱动的应用中，一般都用NMOS。下面的介绍中，也多以NMOS为主。
MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在，这不是我们需要的，而是由于制造工艺限制产生的。寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路的时候要麻烦一些，但没有办法避免，后边再详细介绍。在MOS管原理图上可以看到，漏极和源极之间有一个寄生二极管。这个叫体二极管，在驱动感性负载（如马达），这个二极管很重要。顺便说一句，体二极管只在单个的MOS管中存在，在集成电路芯片内部通常是没有的。
2，MOS管导通特性
导通的意思是作为开关，相当于开关闭合。
NMOS的特性，Vgs大于一定的值就会导通，适合用于源极接地时的情况（低端驱动），只要栅极电压达到4V或10V就可以了。
PMOS的特性，Vgs小于一定的值就会导通，适合用于源极接VCC时的情况（高端驱动）。但是，虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动，但由于导通电阻大，价格贵，替换种类少等原因，在高端驱动中，通常还是使用NMOS。
3，MOS开关管损失
不管是NMOS还是PMOS，导通后都有导通电阻存在，这样电流就会在这个电阻上消耗能量，这部分消耗的能量叫做导通损耗。选择导通电阻小的MOS管会减小导通损耗。现在的小功率MOS 管导通电阻一般在几十毫欧左右，几毫欧的也有。
MOS在导通和截止的时候，一定不是在瞬间完成的。MOS两端的电压有一个下降的过程，流过的电流有一个上升的过程，在这段时间内，MOS管的损失是电压和电流的乘积，叫做开关损失。通
常开关损失比导通损失大得多，而且开关频率越高，损失也越大。
导通瞬间电压和电流的乘积很大，造成的损失也就很大。缩短开关时间，可以减小每次导通时的损失；降低开关频率，可以减小单位时间内的开关次数。这两种办法都可以减小开关损失。
4，MOS管驱动
跟双极性晶体管相比，一般认为使MOS管导通不需要电流，只要GS电压高于一定的值，就可以了。这个很容易做到，但是，我们还需要速度。
在MOS管的结构中可以看到，在GS，GD之间存在寄生电容，而MOS管的驱动，实际上就是对电容的充放电。对电容的充电需要一个电流，因为对电容充电瞬间可以把电容看成短路，所以瞬间电流会比较大。选择/设计MOS管驱动时第一要注意的是可提供瞬间短路电流的大小。
第二注意的是，普遍用于高端驱动的NMOS，导通时需要是栅极电压大于源极电压。而高端驱动的MOS管导通时源极电压与漏极电压（VCC）相同，所以这时栅极电压要比VCC大4V或10V。如果在同一个系统里，要得到比VCC大的电压，就要专门的升压电路了。很多马达驱动器都集成了电荷泵，要注意的是应该选择合适的外接电容，以得到足够的短路电流去驱动MOS管。
上边说的4V或10V是常用的MOS管的导通电压，设计时当然需要有一定的余量。而且电压越高，导通速度越快，导通电阻也越小。现在也有导通电压更小的MOS管用在不同的领域里，但在12V汽车电子系统里，一般4V导通就够用了。
MOS管的驱动电路及其损失，可以参考Microchip公司的AN799 Matching MOSFET Drivers to MOSFETs。讲述得很详细，所以不打算多写了。
5，MOS管应用电路
MOS管最显著的特性是开关特性好，所以被广泛应用在需要电子开关的电路中，常见的如开关电源和马达驱动，也有照明调光。
场效应管
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场效应管
1.概念:
2.场效应管的分类:
3.场效应管的主要参数:
4.结型场效应管的管脚识别:
5.场效应管与晶体三极管的比较
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场效应管
根据三极管的原理开发出的新一代放大元件，有3个极性，栅极，漏极，源极，它的特点是栅极的内阻极高，采用二氧化硅材料的可以达到几百兆欧，属于电压控制型器件。
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1.概念:
场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管.由多数载流子参与导电,也称为单极型晶体管.它属于电压控制型半导体器件.
特点:
具有输入电阻高（100MΩ～1 000MΩ）、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽、热稳定性好等优点,现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者.
作用:
场效应管可应用于放大.由于场效应管放大器的输入阻抗很高,因此耦合电容可以容量较小,不必使用电解电容器.
场效应管可以用作电子开关.
场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换.常用于多级放大器的输入级作阻抗变换.场效应管可以用作可变电阻.场效应管可以方便地用作恒流源.
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2.场效应管的分类:
场效应管分结型、绝缘栅型(MOS)两大类
按沟道材料:结型和绝缘栅型各分N沟道和P沟道两种.
按导电方式:耗尽型与增强型,结型场效应管均为耗尽型,绝缘栅型场效应管既有耗尽型的,也有增强型的。
场效应晶体管可分为结场效应晶体管和MOS场效应晶体管,而MOS场效应晶体管又分为N沟耗尽型和增强型;P沟耗尽型和增强型四大类.
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3.场效应管的主要参数:
Idss —饱和漏源电流.是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中,栅极电压UGS=0时的漏源电流.
Up —夹断电压.是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中,使漏源间刚截止时的栅极电压.
Ut —开启电压.是指增强型绝缘栅场效管中,使漏源间刚导通时的栅极电压.
gM —跨导.是表示栅源电压UGS —对漏极电流ID的控制能力,即漏极电流ID变化量与栅源电压UGS变化量的比值.gM 是衡量场效应管放大能力的重要参数.
BVDS —漏源击穿电压.是指栅源电压UGS一定时,场效应管正常工作所能承受的最大漏源电压.这是一项极限参数,加在场效应管上的工作电压必须小于BVDS.
PDSM —最大耗散功率,也是一项极限参数,是指场效应管性能不变坏时所允许的最大漏源耗散功率.使用时,场效应管实际功耗应小于PDSM并留有一定余量.
IDSM —最大漏源电流.是一项极限参数,是指场效应管正常工作时,漏源间所允许通过的最大电流.场效应管的工作电流不应超过IDSM
Cds---漏-源电容
Cdu---漏-衬底电容
Cgd---栅-漏电容
Cgs---漏-源电容
Ciss---栅短路共源输入电容
Coss---栅短路共源输出电容
Crss---栅短路共源反向传输电容
D---占空比（占空系数，外电路参数）
di/dt---电流上升率（外电路参数）
dv/dt---电压上升率（外电路参数）
ID---漏极电流（直流）
IDM---漏极脉冲电流
ID(on)---通态漏极电流
IDQ---静态漏极电流（射频功率管）
IDS---漏源电流
IDSM---最大漏源电流
IDSS---栅-源短路时，漏极电流
IDS(sat)---沟道饱和电流（漏源饱和电流）
IG---栅极电流（直流）
IGF---正向栅电流
IGR---反向栅电流
IGDO---源极开路时，截止栅电流
IGSO---漏极开路时，截止栅电流
IGM---栅极脉冲电流
IGP---栅极峰值电流
IF---二极管正向电流
IGSS---漏极短路时截止栅电流
IDSS1---对管第一管漏源饱和电流IDSS2---对管第二管漏源饱和电流
Iu---衬底电流
Ipr---电流脉冲峰值（外电路参数）gfs---正向跨导
Gp---功率增益
Gps---共源极中和高频功率增益GpG---共栅极中和高频功率增益GPD---共漏极中和高频功率增益ggd---栅漏电导
gds---漏源电导
K---失调电压温度系数
Ku---传输系数
L---负载电感（外电路参数）
LD---漏极电感
Ls---源极电感
rDS---漏源电阻
rDS(on)---漏源通态电阻
rDS(of)---漏源断态电阻
rGD---栅漏电阻
rGS---栅源电阻
Rg---栅极外接电阻（外电路参数）RL---负载电阻（外电路参数）
R(th)jc---结壳热阻
R(th)ja---结环热阻
PD---漏极耗散功率
PDM---漏极最大允许耗散功率
PIN--输入功率
POUT---输出功率
PPK---脉冲功率峰值（外电路参数）to(on)---开通延迟时间
td(off)---关断延迟时间
ti---上升时间
ton---开通时间
toff---关断时间
tf---下降时间
trr---反向恢复时间
Tj---结温
Tjm---最大允许结温
Ta---环境温度
T c---管壳温度
T stg---贮成温度
VDS---漏源电压（直流）
VGS---栅源电压（直流）
VGSF--正向栅源电压（直流）
VGSR---反向栅源电压（直流）
VDD---漏极（直流）电源电压（外电路参数）
VGG---栅极（直流）电源电压（外电路参数）
Vss---源极（直流）电源电压（外电路参数）
VGS(th)---开启电压或阀电压
V（BR）DSS---漏源击穿电压
V（BR）GSS---漏源短路时栅源击穿电压
VDS(on)---漏源通态电压
VDS(sat)---漏源饱和电压
VGD---栅漏电压（直流）
Vsu---源衬底电压（直流）
VDu---漏衬底电压（直流）
VGu---栅衬底电压（直流）
Zo---驱动源内阻
η---漏极效率（射频功率管）
Vn---噪声电压
aID---漏极电流温度系数
ards---漏源电阻温度系数
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4.结型场效应管的管脚识别:
判定栅极G:将万用表拨至R×1k档,用万用表的负极任意接一电极,另一只表笔依次去接触其余的两个极,测其电阻.若两次测得的电阻值近似相等,则负表笔所接触的为栅极,另外两电极为漏极和源极.漏极和源极互换,若两次测出的电阻都很大,则为N沟道;若两次测得的阻值都很小,则为P沟道.
判定源极S、漏极D:
在源-漏之间有一个PN结,因此根据PN结正、反向电阻存在差异,可识别S极与D极.用交换表笔法测两次电阻,其中电阻值较低（一般为几千欧至十几千欧）的一次为正向电阻,此时黑表笔的是S极,红表笔接D极.
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5.场效应管与晶体三极管的比较
场效应管是电压控制元件,而晶体管是电流控制元件.在只允许从信号源取较少电流的情况下,应选用场效应管;而在信号电压较低,又允许从信号源取较多电流的条件下,应选用晶体管.
晶体三极管与场效应管工作原理完全不同，但是各极可以近似对应以便于理解和设计：晶体管：基极发射极集电极
场效应管：栅极源极漏极
要注意的是，晶体管(NPN型)设计发射极电位比基极电位低(约0.6V)，场效应管源极电位比栅极电位高（约0.4V)。
场效应管是利用多数载流子导电,所以称之为单极型器件,而晶体管是即有多数载流子,也利用少数载流子导电,被称之为双极型器件.
有些场效应管的源极和漏极可以互换使用,栅压也可正可负,灵活性比晶体管好.
场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作,而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上,因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛的应用.
一、场效应管的结构原理及特性场效应管有结型和绝缘栅两种结构，每种结构又有N沟道和P沟道两种导电沟道。
1、结型场效应管（JFET）
（1）结构原理它的结构及符号见图1。在N型硅棒两端引出漏极D和源极S两个电极，又在硅棒的两侧各做一个P区，形成两个PN结。在P区引出电极并连接起来，称为栅极Go 这样就构成了N型沟道的场效应管
图1、N沟道结构型场效应管的结构及符号
由于PN结中的载流子已经耗尽，故PN基本上是不导电的，形成了所谓耗尽区，从图1中可见，当漏极电源电压ED一定时，如果栅极电压越负，PN结交界面所形成的耗尽区就越厚，则漏、源极之间导电的沟道越窄，漏极电流ID就愈小；反之，如果栅极电压没有那么负，则沟道变宽，ID变大，所以用栅极电压EG可以控制漏极电流ID的变化，就是说，场效应管是电压控制元件。
（2）特性曲线
1）转移特性
图2（a）给出了N沟道结型场效应管的栅压---漏流特性曲线，称为转移特性曲线，它和电子管的动态特性曲线非常相似，当栅极电压VGS=0时的漏源电流。用IDSS表示。VGS变负时，ID逐渐减小。ID接近于零的栅极电压称为夹断电压，用VP表示，在0≥VGS≥VP的区段内，ID与VGS的关系可近似表示为：
ID=IDSS（1-|VGS/VP|）
其跨导gm为：gm=（△ID/△VGS）|VDS=常微（微欧）|
式中：△ID------漏极电流增量（微安）
------△VGS-----栅源电压增量（伏）
图2、结型场效应管特性曲线
2）漏极特性（输出特性）
图2(b)给出了场效应管的漏极特性曲线，它和晶体三极管的输出特性曲线很相似。
①可变电阻区（图中I区）在I区里VDS比较小，沟通电阻随栅压VGS而改变，故称为可变电阻区。当栅压一定时，沟通电阻为定值，ID随VDS近似线性增大，当VGS＜VP时，漏源极间电阻很大（关断）。IP=0；当VGS=0时，漏源极间电阻很小（导通），ID=IDSS。这一特性使场效应管具有开关作用。
②恒流区（区中II区）当漏极电压VDS继续增大到VDS＞|VP|时，漏极电流，IP达到了饱和值后基本保持不变，这一区称为恒流区或饱和区，在这里，对于不同的VGS漏极特性曲线近似平行线，即ID与VGS成线性关系，故又称线性放大区。
③击穿区（图中Ⅲ区）如果VDS继续增加，以至超过了PN结所能承受的电压而被击穿，漏极电流ID突然增大，若不加限制措施，管子就会烧坏。
2、绝缘栅场效应管
它是由金属、氧化物和半导体所组成，所以又称为金属---氧化物---半导体场效应管，简称MOS场效应管。
（1）结构原理
它的结构、电极及符号见图3所示，以一块P型薄硅片作为衬底，在它上面扩散两个高杂质的N型区，作为源极S和漏极D。在硅片表覆盖一层绝缘物，然后再用金属铝引出一个电极G（栅极）由于栅极与其它电极绝缘，所以称为绝缘栅场面效应管。
图3、N沟道（耗尽型）绝缘栅场效应管结构及符号
在制造管子时，通过工艺使绝缘层中出现大量正离子，故在交界面的另一侧能感应出较多的负电荷，这些负电荷把高渗杂质的N区接通，形成了导电沟道，即使在VGS=0时也有较大的漏极电流ID。当栅极电压改变时，沟道内被感应的电荷量也改变，导电沟道的宽窄也随之而变，因而漏极电流ID随着栅极电压的变化而变化。
场效应管的式作方式有两种：当栅压为零时有较大漏极电流的称为耗散型，当栅压为零，漏极电流也为零，必须再加一定的栅压之后才有漏极电流的称为增强型。
（2）特性曲线
1）转移特性（栅压----漏流特性）
图4（a）给出了N沟道耗尽型绝缘栅场效应管的转移行性曲线，图中Vp为夹断电压（栅源截止电压）；IDSS为饱和漏电流。
图4（b）给出了N沟道增强型绝缘栅场效管的转移特性曲线，图中Vr为开启电压，当栅极电压超过VT时，漏极电流才开始显著增加。
2）漏极特性（输出特性）
图5（a）给出了N沟道耗尽型绝缘栅场效应管的输出特性曲线。
图5(b)为N沟道增强型绝缘栅场效应管的输出特性曲线。
图4、N沟道MOS场效管的转移特性曲线
图5、N沟道MOS场效应管的输出特性曲线
此外还有N衬底P沟道（见图1）的场效应管，亦分为耗尽型号增强型两种，
各种场效应器件的分类，电压符号和主要伏安特性（转移特性、输出特性）二、场效应管的主要参数
1、夹断电压VP
当VDS为某一固定数值，使IDS等于某一微小电流时，栅极上所加的偏压VGS就是夹断电压VP。
2、饱和漏电流IDSS
在源、栅极短路条件下，漏源间所加的电压大于VP时的漏极电流称为IDSS。
3、击穿电压BVDS
表示漏、源极间所能承受的最大电压，即漏极饱和电流开始上升进入击穿区时对应的VD S。
4、直流输入电阻RGS
在一定的栅源电压下，栅、源之间的直流电阻，这一特性有以流过栅极的电流来表示，结型场效应管的RGS可达1000000000欧而绝缘栅场效应管的RGS可超过10000000000000欧。
5、低频跨导gm
漏极电流的微变量与引起这个变化的栅源电压微数变量之比，称为跨导，即
gm= △ID/△VGS
它是衡量场效应管栅源电压对漏极电流控制能力的一个参数，也是衡量放大作用的重要参数，此参灵敏常以栅源电压变化1伏时，漏极相应变化多少微安（μA/V）或毫安（mA/V）来表示
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金属氧化物半导体场效应三极管的基本工作原理是靠半导体表面的电场效应，在半导体中感生出导电沟道来进行工作的。当栅g 电压vg 增大时，p 型半导体表面的多数载流子枣空穴减少、耗尽，而电子积累到反型。当表面达到反型时，电子积累层将在n+ 源区s 和n+ 漏区 d 形成导电沟道。当vds ≠ 0 时，源漏电极有较大的电流ids流过。使半导体表面达到强反型时所需加的栅源电压称为阈值电压vt。当vgs>vt并取不同数值时，反型层的导电能力将改变，在的vds下也将产生不同的ids, 实现栅源电压vgs对源漏电流ids的控制。
场效应管（fet）是电场效应控制电流大小的单极型半导体器件。在其输入端基本不取电流或电流极小，具有输入阻抗高、噪声低、热稳定性好、制造工艺简单等特点，在大规模和超大规模集成电路中被应用。
fet和双极型三极管相类似，电极对应关系是b®g、e®s、c®d；由fet组成的放大电路也和三极管放大电路相类似，三极管放大电路基极回路一个偏置电流(偏流)，而fet 放大电路的场效应管栅极没有电流，fet放大电路的栅极回路一个合适的偏置电压(偏压)。
fet组成的放大电路和三极管放大电路的主要区别：场效应管是电压控制型器件，靠栅源的电压变化来控制漏极电流的变化，放大作用以跨导来；三极管是电流控制型器件，靠基极电流的变化来控制集电极电流的变化，放大作用由电流放大倍数来。
场效应管放大电路分为共源、共漏、共栅极三种组态。在分析三种组态时，可与双极型三极管的共射、共集、共基对照，体会二者间的相似与区别之处。
2N系列功率晶体管技术参数 2N1304GE-N25V0.3A0.15W10MHz 2N1305GE-P30V0.3A0.15W5MHz 2N1307GE-P30V0.3A0.15W B>60 2N1613SI-N75V1A0.8W60MHz 2N1711SI-N75V1A0.8W70MHz 2N109GE-P35V0.15A0.165W 2N1893SI-N120V0.5A0.8W 2N2102SI-N120V1A1W<120MHz 2N2148GE-P60V5A12.5W 2N2165SI-P30V50mA0.15W18MHz 2N2166SI-P15V50mA0.15W10MHz 2N2219A SI-N40V0.8A0.8W250MHz 2N2222A SI-N40V0.8A0.5W300MHz 2N22232xSI-N100V0.5A0.6W>50 2N2223A2xSI-N100V0.5A0.6W>50 2N2243A SI-N120V1A0.8W50MHz 2N2369A SI-N40V0.2A.36W12/18ns 2N2857SI-N30V40mA0.2W>1GHz 2N2894SI-P12V0.2A 1.2W60/90ns 2N2905A SI-P60V0.6A0.6W45/100 2N2906A SI-P60V0.6A0.4W45/100 2N2907A SI-P60V0.6A0.4W45/100 2N2917SI-N45V0.03A>60Mz
2N2926SI-N25V0.1A0.2W300MHz 2N2955GE-P40V0.1A0.15W200MHz 2N3019SI-N140V1A0.8W100MHz 2N3053SI-N60V0.7A5W100MHz 2N3054SI-N90V4A25W3MHz 2N3055SI-N100V15A115W800kHz 2N3055SI-N100V15A115W800kHz 2N3055H SI-N100V15A115W800kHz 2N3251SI-P50V0.2A0.36W 2N3375SI-N40V0.5A11.6W500MHz 2N3439SI-N450V1A10W15MHz 2N3440SI-N300V1A10W15MHz 2N3441SI-N160V3A25W POWER 2N3442SI-N160V10A117W0.8MHz 2N3495SI-P120V0.1A0.6W>150MHz 2N3502SI-P45V0.6A0.7W200MHz 2N3553SI-N65V0.35A7W500MHz 2N3571SI-N30V0.05A0.2W 1.4GHz 2N3583SI-N250/175V2A35W>10MHz 2N3632SI-N40V0.25A23W400MHz 2N3646SI-N40V0.2A0.2W 2N3700SI-N140V1A0.5W200MHz 2N3707SI-N30V0.03A0.36W100MHz 2N3708SI-N30V0.03A0.36W80MHz 2N3716SI-N100V10A150W4MHz
功率二极管结构和工作原理 在本征半导体中掺入P型和N型杂质，其交界处就形成了PN结，在PN结的两端引出两个电极，并在外面装上管壳，就成为半导体二极管。如果一杂质半导体和金属形成整流接触，并在两端引出两个电极，则成为肖特基二极管。 二极管的结构和工作原理： PN结的形成及二极管的单向导电性描述如下： 如下图1所示，对于一块纯净的半导体，如果它的一侧是P区，另一侧为N区，则在P区和N区之间形成一交界面。N区的多子（电子）向P区运动，P区的多子（空穴）向N区运动，这种由于浓度差异而引起的运动称为“扩散运动”。扩散到P区的电子不断地与空穴复合，同时P区的空穴向N区扩散，并与N区中的电子复合。交界面两侧多子复合的结果就出现了由不能移动的带电离子组成的“空间电荷区”。N区一侧出现正离子区，P区一侧出现负离子区，正负离子在交界面两侧形成一个内电场。这个内电场对多子的扩散运动起阻碍作用的同时，又有利于N区的少子（空穴）进入P区，P区的少子（电子）进入N区，这种在内电场作用下少子的运动称为“漂移运动”。扩散运动有助于内电场的加强，内电场的加强将阻碍多子的扩散，而有助于少子的漂移，少子漂移运动的加强又将削弱内电场，又有助于多子的扩散，最终扩散运动和漂移运动必在一定温度下达到动态平衡。即在单位时间内P区扩散到N区的空穴数量等于由P区漂移到N区的自由电子数量，形成彼此大小相等，方向相反的漂移电流和扩散电流，交界面的总电流为零。在动态平衡时，交界面两侧缺少载流子的区域称为“耗尽层“，这就形成了PN结。
如图2所示，当PN结处于正偏，即P区接电源正端，N区接电源负端时，外加电场与PN 结内电场方向相反，内电场被削弱，耗尽层变宽，打破了PN结的平衡状态，使扩散占优势。多子形成的扩散电流通过回路形成很大的正向电流，此时PN结呈现的正向电阻很小，称为“正向导逋”。当PN结上流过的正向电流较小时，二极管的电阻主要是作为基片的低掺杂N区的欧姆电阻，其阻值较高且为常量，因而管压降随正向电流的上升而增加；当PN结上流过的正向电流较大时，注入并积累在低掺杂N区的少子空穴浓度将很大，为了维持半导体电中性条件，其多子浓度也相应大幅度增加，使得其电阻率明显下降，也就是电导率大大增加，这就是电导调制效应。电导调制效应使得PN结在正向电流较大时压降仍然很低，维持在1V左右，所以正向偏置的PN结表现为低阻态，为保护PN结，通常要在回路中串联一个限流电阻。
常见大中功率管三极管参数 晶体管型号反压Vbe0 电流Icm 功率Pcm 放大系数特征频率管子类型2SD1402 1500V 5A 120W * * NPN 2SD1399 1500V 6A 60W * * NPN 2SD1344 1500V 6A 50W * * NPN 2SD1343 1500V 6A 50W * * NPN 2SD1342 1500V 5A 50W * * NPN 2SD1941 1500V 6A 50W * * NPN 2SD1911 1500V 5A 50W * * NPN 2SD1341 1500V 5A 50W * * NPN 2SD1219 1500V 3A 65W * * NPN 2SD1290 1500V 3A 50W * * NPN 2SD1175 1500V 5A 100W * * NPN 2SD1174 1500V 5A 85W * * NPN 2SD1173 1500V 5A 70W * * NPN 2SD1172 1500V 5A 65W * * NPN 2SD1143 1500V 5A 65W * * NPN 晶体管型号反压Vbe0 电流Icm 功率Pcm 放大系数特征频率管子类型2SD1142 1500V 3.5A 50W * * NPN 2SD1016 1500V 7A 50W * * NPN 2SD995 2500V 3A 50W * * NPN 2SD994 1500V 8A 50W * * NPN 2SD957A 1500V 6A 50W * * NPN 2SD954 1500V 5A 95W * * NPN 2SD952 1500V 3A 70W * * NPN 2SD904 1500V 7A 60W * * NPN 2SD903 1500V 7A 50W * * NPN 2SD871 1500V 6A 50W * * NPN 2SD870 1500V 5A 50W * * NPN 2SD869 1500V 3.5A 50W * * NPN 2SD838 2500V 3A 50W * * NPN 2SD822 1500V 7A 50W * * NPN 2SD821 1500V 6A 50W * * NPN 晶体管型号反压Vbe0 电流Icm 功率Pcm 放大系数特征频率管子类型2SD348 1500V 7A 50W * * NPN 2SC4303A 1500V 6A 80W * * NPN 2SC4292 1500V 6A 100W * * NPN 2SC4291 1500V 5A 100W * * NPN 2SC4199A 1500V 10A 100W * * NPN 2SC3883 1500V 5A 50W * * NPN 2SC3729 1500V 5A 50W * * NPN 2SC3688 1500V 10A 150W * * NPN
功率场效应晶体管(MOSFET)原理 功率场效应管(Power MOSFET)也叫电力场效应晶体管，是一种单极型的电压控制器件，不但有自关断能力,而且有驱动功率小,开关速度高、无二次击穿、安全工作区宽等特点。由于其易于驱动和开关频率可高达500kHz，特别适于高频化电力电子装置，如应用于DC/DC变换、开关电源、便携式电子设备、航空航天以及汽车等电子电器设备中。但因为其电流、热容量小，耐压低，一般只适用于小功率电力电子装置。 一、电力场效应管的结构和工作原理 电力场效应晶体管种类和结构有许多种，按导电沟道可分为P沟道和N沟道，同时又有耗尽型和增强型之分。在电力电子装置中，主要应用N沟道增强型。 电力场效应晶体管导电机理与小功率绝缘栅MOS管相同，但结构有很大区别。小功率绝缘栅MOS管是一次扩散形成的器件，导电沟道平行于芯片表面，横向导电。电力场效应晶体管大多采用垂直导电结构，提高了器件的耐电压和耐电流的能力。按垂直导电结构的不同，又可分为2种：V形槽VVMOSFET和双扩散VDMOSFET。 电力场效应晶体管采用多单元集成结构，一个器件由成千上万个小的MOSFET组成。N沟道增强型双扩散电力场效应晶体管一个单元的部面图，如图1(a)所示。电气符号，如图1(b)所示。
电力场效应晶体管有3个端子：漏极D、源极S和栅极G。当漏极接电源正，源极接电源负时，栅极和源极之间电压为0，沟道不导电，管子处于截止。如果在栅极和源极之间加一正向电压U GS，并且使U GS大于或等于管子的开启电压U T，则管子开通，在漏、源极间流过电流I D。U GS超过U T越大，导电能力越强，漏极电流越大。 二、电力场效应管的静态特性和主要参数 Power MOSFET静态特性主要指输出特性和转移特性，与静态特性对应的主要参数有漏极击穿电压、漏极额定电压、漏极额定电流和栅极开启电压等。{{分页}} 1、静态特性 （1）输出特性 输出特性即是漏极的伏安特性。特性曲线，如图2(b)所示。由图所见，输出特性分为截止、饱和与非饱和3个区域。这里饱和、非饱和的概念与GTR不同。饱和是指漏极电流I D不随漏源电压U DS的增加而增加，也就是基本保持不变；非饱和是指地U CS 一定时，I D随U DS增加呈线性关系变化。 （2）转移特性
场效应管功放 场效应管功放以其温暖、甜润、松软而被发烧友推崇备至，然而，由于其输出电阻大、承受电流小而低频疲软、推力不足的毛病却挥之不去，如很多对管并联虽然改善了低频，但一方面造价成倍增长，二方面场效应管的配对在业内也是个难题。如金嗓子A-100每声道采用10对场效应管并联输出，虽然声音堪称完美，但其价格之高，也仅仅成为了一台概念机、形象机。 90年代末，一种新型的mos管诞生了，这就是被称为超大电流场效应管的UHC-mos，这种mos管的单管输出电流达30A以上，输出电阻约50毫欧以下。首先在天龙PMA-S1功放上使用，一经推出就好评如潮，发烧友称赞其高音的透明度高得惊人，低频强劲有力。而当时这种器件即便在日本本国也很难购买得到，而在国内就更加无法目睹其芳容了。天龙功放亦将其功放管的型号磨去、煞有其事的打上自己编制的型号，就更让人觉得高深莫测了。 然而，十几年过去了，当年高深莫测的UHC-mos而今已成了大路货，如2sk851、2sk2967等新的10多元一个、而拆机的才2、3元一个，已经沦落到白菜价的水平了，真的是此一时、彼一时啊。 为圆笔者一直的梦想，笔者踏破铁鞋，参阅众多电路，发现的确这种器件的成品电路不仅少，而且多有错漏，只得自己设计电路制作。为方便起见，用何庆华音乐传真E-10功放板改装而来。这是原电路 这是改的电路
下面接着有 这是制作完成图。 调试，通电后先检查输出端直流电位在10mv以下。将可变电阻调到最大，再逐步调小，让发射极0.22欧电阻电压为5mV左右，这时每管电流约25ma即可。再检查中点电位在10mv以下即可开声。声音评价： 机器一开声就有一种让人振奋的感觉，高音透明度极高，音场开阔、堂音丰富。人声极为亲切感人，而低频结实有力，硬度十足。花费才20元不到，而声音却提高了几个档次，内心激动啊。 主观感觉，音乐味、细腻度比日立、东芝场效应管有过之而无不及，特别是透明度高，而低音的力度比东芝管结实的多，和三肯管比感觉霸气少了点，但量感大，硬度足，控制力好。一对管可比美3、4对并联的效果。 这种管子看上去其貌不扬，但声音的确有惊人的表现，我买的k851是拆机的，开启电压在3.2V左右，2.5元一个。4个才10元，加上几个电阻，总成本不到20元。却享受到高级机种才有的效果，比我自己制作的所有功放以及家里的5000千多元的nad、sony功放都要好。 拆机的管子没有做配对工作，由于静态电流只有20ma已经很好声，目前室温15度，散热器即便在很大音量基本感觉不到热量。只有简单的温度补偿，暂时没感觉到问题。夏天温度可能高些，准备把温补管和大管固定在一起，只要不把静态电流调的很大，应该没问题。 已经准备好了秘密武器，三肯专用温度补偿管，放大倍数1500倍。 天龙DENON PMA-2000的电路 G极电阻原则上是越小越好，但场管电路太小容易自激，我选120欧很稳定，100欧应该也可以此功放电压放大部分采用两级差分电路、末级则为准互补输出，最大限度保持了偶次谐波因此极具
功率晶体管的封装（附功率三极管封装图示） 功率晶体管包括三极管和二极管，其典型的封装形式是THM （Through-HoleMount，引脚插入式）插脚型封装，即使是在SMD （SurfacdMountingDevice，表面贴装元件）大行其道的今天也是如此，因为实践证明这种形式的封装既可靠又利于独立散热片的安装和固定。晶体管THM封装以TO（TransistorOutline，晶体管封装）为主要形式，而SMD形式的，以有引脚的为主要形式，IR（InternationalRectifier，国际整流器）开发的DirectFET 封装则是其中的特例，属于无引脚而只有焊接端子的形式，这种形式在小功率SMD器件中的应用最为广泛。 我们常见的电子元器件封装属于最终封装，是可以直接进行印制板（PCB）安装的封装形式，虽然各半导体芯片制造商都提供没有最终封装的预封装裸片（不能直接安装于印制板），但是带有最终封装的元器件仍然是最主要、最主流的提供形式。 功率晶体管相对于集成电路，引脚排列相对简单，只是外部形状各异。按照管芯封装材料来分大致有两大类：塑料封装和金属封装。如今，塑料封装最为常见，有裸露散热片的非绝缘封装和连散热片也封装在内的全塑封装（也称为绝缘封装），后者无需在散热器绝缘和晶体管之间加装额外的绝缘垫片，但是耗散功率会稍微小一些；金属封装又称为金属管壳封装或者管帽封装，有着银白色的圆形蘑菇状金属外壳，因为封装成本比较高，如今已经不太常见了。按照内部管芯的数量，可以分为单管芯、双管芯、多管芯三大类，多管芯一般耗散功率比较大，主要用于电力电子领域，比较通用的名称是模块或者晶体管模块，本文不再讨论。 三极管中，单管芯塑料封装最常见，引脚都是3个，排列也很有规律，很少有例外。有印字的一面朝向自己，引脚向下，从左至右，常见类型的功率晶体管引脚排列如下： BJT（双极性晶体管）：b（基极）、c（集电极）、e（发射极）；IGBT（绝缘栅双极晶体管）：G（栅极）、c（集电极）、e（发射极）；VMOS（垂直沟道场效应管）：G（栅极）、D（漏极）、S（源极）；BCR（双向晶闸管）：A1（阳极1）、A2（阳极2）、G（控制极）；SCR（单向晶闸管）：K（阴极）、A（阳极）、G（控制极）大功率二极管除了特有的DO（DirectOutline，两端直接引线）封装外，也常常采用塑封三极管的封装形式，三引脚为共阴极或者共阳极以及双管芯并联，或者将三引脚改为两引脚，通常是中间的一脚省去。 对于塑料封装而言，三引脚的TO-220是基本形式，由此扩大，有TO-3P、TO-247、TO-264等，由此缩小，有TO-126、TO-202等，并各自延伸出全绝缘封装以及更多引脚封装和SMD形式。其目的也很明确，在保证耗散功率的前提下缩小封装成本，对于高频开关器件，还要减小引线电感和电容，DirectFET封装就是典型的例子。很多封装仅从外部形状来看，很相似，这时候就需要注意其实际的外
常用整流二极管型号大全lzg 极管型号:4148安装方式:贴片功率特性:大功率 二极管型号:SA5.0A/CA-SA170A/CA安装方式:直插 二极管型号:IN4007/IN4001安装方式:直插功率特性:小功率频率特性:低频 二极管型号:70HF80安装方式:螺丝型功率特性:大功率频率特性:高频 二极管型号:MRA4003T3G安装方式:贴片 二极管型号:1SS355安装方式:贴片功率特性:大功率 二极管型号6A10安装方式:直插功率特性:大功率;型号:2DHG型安装方式:直插功率特性:大功率 二极管型号B5G090L安装方式:直插功率特性:小功率频率特性:超高频 型号最高反向峰值电压(v) 平均整流电流(a) 最大峰值浪涌电流(a 最大反向漏电流(Ua) 正向压降(V) 外型 IN4001 50 1.0 30 5.0 1.0 DO--41 IN4002 100 1.0 30 5.0 1.0 DO--41 IN4003 300 110 30 5.0 1.0 DO--41 IN4004 400 1.0 30 5.0 1.0 DO--41 IN4005 600 1.0 30 5.0 1.0 DO--41 IN4006 800 1.0 30 5.0 1.0 DO--41 IN4007 1000 1.0 30 5.0 1.0 DO--41 IN5391 50 1.5 50 5.0 1.5 DO--15 IN5392 100 1.5 50 5.0 1.5 DO--15 IN5393 200 1.5 50 5.0 1.5 DO--15 IN5394 300 1.5 50 5.0 1.5 DO--15 IN5395 400 1.5 50 5.0 1.5 DO--15 IN5396 500 1.5 50 5.0 1.5 DO--15 IN5397 600 1.5 50 5.0 1.5 DO--15 IN5398 800 1.5 50 5.0 1.5 DO--15 IN5399 1000 1.5 50 5.0 1.5 DO--15 RL151 50 1.5 60 5.0 1.5 DO--15 RL152 100 1.5 60 5.0 1.5 DO--15 RL153 200 1.5 60 5.0 1.5 DO--15 RL154 400 1.5 60 5.0 1.5 DO--15 RL155 600 1.5 60 5.0 1.5 DO--15 RL156 800 1.5 60 5.0 1.5 DO--15 RL157 1000 1.5 60 5.0 1.5 DO--15 普通整流二极管参数(二) 型号最高反向峰值电压(v) 平均整流电流(a) 最大峰值浪涌电流(a 最大反向漏电流(Ua) 正向压降(V) 外型 RL201 50 2 70 5 1 DO--15 RL202 100 2 70 5 1 DO--15 RL203 200 2 70 5 1 DO--15 RL204 400 2 70 5 1 DO--15
场效应管特性及单端甲类功放制作全过程 场效应管控制工作电流的原理与普通晶体管完全不一样，要比普通晶体管简单得多，场效应管只是单纯地利用外加的输入信号以改变半导体的电阻，实际上是改变工作电流流通的通道大小，而晶体管是利用加在发射结上的信号电压以改变流经发射结的结电流，还包括少数载流子渡越基区后进入集电区等极为复杂的作用过程。场效应管的独特而简单的作用原理赋予了场效应管许多优良的性能，它向使用者散发出诱人的光辉。 场效应管不仅兼有普通晶体管和电子管的优点，而且还具备两者所缺少的优点。场效应管具有双向对称性，即场效应管的源极和漏极是可以互换的（无阻尼），一般的晶体管是不容易做到这一点的，电子管是根本不可能达到这一点。所谓双向对称性，对普通晶体管来说，就是发射极和集电极互换，对电子管来说，就是将阴极和阳极互换。 一、场效应管的特性 场效应管与普通晶体管相比具有输入阻抗高、噪声系数小、热稳定性好、动态范围大等优点。它是一种压控器件，有与电子管相似的传输特性，因而在高保真音响设备和集成电路中得到了广泛的应用，其特点有以下一些。 高输入阻抗容易驱动，输入阻抗随频率的变化比较小。输入结电容小（反馈电容），输出端负载的变化对输入端影响小，驱动负载能力强，电源利用率高。 场效应管的噪声是非常低的，噪声系数可以做到1dB以下，现在大部分的场效应管的噪声系数为0.5dB左右，这是一般晶体管和电子管难以达到的。 场效应管具有更好的热稳定性和较大的动态范围。 场效应管的输出为输入的2次幂函数，失真度低于晶体管，比胆管略大一些。场效应管的失真多为偶次谐波失真，听感好，高中低频能量分配适当，声音有密度感，低频潜得较深，音场较稳，透明感适中，层次感、解析力和定位感均有较好表现，具有良好的声场空间描绘能力，对音乐细节有很好表现。 普通晶体管在工作时，由于输入端（发射结）加的是正向偏压，因此输入电阻是很低的，场效应管的输入端（栅极与源极之间）工作时可以施加负偏压即反向偏压，也可以加正向偏压，因此增加了电路设计的变通性和多样性。通常在加反向偏压时，它的输入电阻更高，高达100MΩ以上，场效应管的这一特性弥补了普通晶体管及电子管在某些方面应用的不足。 场效应管的防辐射能力比普通晶体管提高10倍左右。 转换速率快，高频特性好。 场效应管的电压与电流特性曲线与五极电子管输出特性曲线十分相似。 场效应管的品种较多，大体上可分为结型场效应管和绝缘栅场效应管两类，且都有N型沟道（电流通道）和P型沟道两种，每种又有增强型和耗尽型共四类。 绝缘栅场效应管又称金属（M）氧化物（O）半导体（S）场效应管，简称MOS管。按其内部结构又可分为一般MOS管和VMOS管两种，每种又有N型沟道和P型沟道两种、增强型和耗尽型四类。 VMOS场效应管，其全称为V型槽MOS场效应管，是在一般MOS场效应管的基础上发展起来的新型高效功率开关器件。它不仅继承了MOS场效应管输入阻抗高（大于100MΩ）、驱动电流小（0.1uA左右），还具有耐压高（最高1200V）、工作电流大（1.5～100A）、输出功率高（1～250W）、跨导线性好、开关速度快等优良特性。目前已在高速开关、电压放大（电压放大倍数可达数千倍）、射频功放、开关电源和逆变器等电路中得到了广泛应用。由于它兼有电子管和晶体管的优点，用它制作的高保真音频功放，音质温暖甜润而又不失力度，备受
功率二极管结构和工作原理 功率二极管结构和工作原理 在本征半导体中掺入P型和N型杂质，其交界处就形成了PN结，在PN结的两端引出两个电极，并在外面装上管壳，就成为半导体二极管。如果一杂质半导体和金属形成整流接触，并在两端引出两个电极，则成为肖特基二极管。 二极管的结构和工作原理： PN结的形成及二极管的单向导电性描述如下：如下图1所示，对于一块纯净的半导体，如果它的一侧是P区，另一侧为N区，则在P区和N 区之间形成
一交界面。N区的多子（电子）向P 区运动，P区的多子（空穴）向N区运动，这种由于浓度差异而引起的运动称为"扩散运动”。扩散到P区的电子不断地与空穴复合，同时P 区的空穴向N区扩散，并与N区中的电子复合交界面两侧多子复合的结果就出现了由不能移动的带电离子组成的“空间电荷区”。N区一侧出现正离子区，P区一侧出现负离子区，正负离子在交界面两侧形成一个内电场。这个内电场对多子的扩散运动起阻碍作用的同时，又有利于N 区的少子（空穴）进入P区，P区的少子（电子）进入N区，这种在内电场作用下少子的运动称为"漂移运动”。扩散运动有助于内电场的加强，内电场的加强将阻碍多子的扩散，而有助于少子的漂移，少子漂移运动的加强又将削弱内电场，又有助于多子的扩散，最终扩散运动和漂移运动必在一定
温度下达到动态平衡。即在单位时间内P区扩散到N 区的空穴数量等于由P区漂移到N区的自由电子数量，形成彼此大小相等，方向相反的漂移电流和扩 散电流，交界面的总电流为 零。在动态平衡时，交界面两侧缺少载流子的区 域称为“耗尽层“，这就形成了PN结。 囹！PN结空间电荷区 如图2所示，当PN结处于正偏，即P区接电源正端，N区接电源负端时，外加电场与PN结内电场方向相反，内电场被削弱，耗尽层变宽，打破了PN 结的平衡状态，使扩散占优势。多子形成的扩散电流通过回路形成很大的正向电流，此时PN结呈现的正向电阻很小，称为“正向导逋”。当PN结上流过
600A模块的驱动功率计算 下面是参考的资料 驱动光耦及IGBT功耗计算 一种算法；参考附件；（IGBT 驱动器驱动能力的计算） 1 确定IGBT 门极电荷以及门极电容。 首先，在负载端没有输出电压的情况下，我们可以作如下计算。门极电荷可以利用公式 计算： Q＝∫idt＝CΔU 确定了Q, 我们可以用示波器观测门极电压，同时电压的上升ΔU 在测量中也能在示波 器上清楚的观测到。（见图1） 利用公式CIN＝Q/ΔU。 CIN为输入结电容 2 Ciss 在折算中的经验公式 在IGBT 手册中的电容值Ciss，在实际电路应用中不是一个特别有用的参数，因为它是 通过电桥测得的，由于测量电压太小而不能到达门极门槛电压，在实际开关中增加的内部回馈效应（Miller 效应）在测量中未被包括在内。在测量电路中，一个25V 的电压加在集电极“C”上，在这种测量构架下，所测结电容要比Vce＝0V 时要小一些。因此，Ciss 仅仅只能在IGBT 互相作比较时使用。 对于SIEMENS 和EUPEC 的IGBT 而言，下面的经验公式经过验证是较为准确可信的。CIN＝5*Ciss （Ciss 可从IGBT 手册中得到） 3 驱动功率的计算 在输入结电容中存贮的能量可通过如下计算： W＝1/2 CINΔU2^2 1 CINΔU2，ΔU 是门极上上升的电压。 在+15V -8V驱动电压下，ΔU 是23V。 在每个工作周期，门极被充电二次。一个IGBT 所需的驱动功率计算如下： 则 W＝F* CIN*ΔU2^2 F=15K Ciss=5.3nf(查表) CIN=5*5.3=26.5 nf W=15000*23^2*26.5 =210Mw HCPL-316J输出功耗为600mW＞＞实际驱动功率210Mw 210 277 500
1.认识晶体管 晶体管是一种具有放大和开关等功能的有源器件。按工艺可分为：双极、场效应、 闸流和光电等。按功能可分为放大、开关、錾波和光电等。按工作频率可分为：低频、高频 和微波三类。 2. 晶体管的规范叙述 ①—MOSFET ②③④ N —MOSFET DUAL 参数SO8 ①MOSFET TYPE ②DUAL N-MOSFET ③参数 ④PACKAGE TYPE 3.按参数选型 3.1.晶体管的类型 3.2.电流 - 集电极 (Ic)（最大）集电极-发射极所能承受的最大直流电流，属于极限参数， 测试时不用散热片，通电时间一般为10s以内 3.3. 电压 - 集电极发射极击穿（最大） 3.4. Ib、Ic条件下的Vce饱和度（最大）饱和导通时集电极-发射极之间的电压差，这个 数值越小，说明IGBT的导通功功耗小 3.5. 电流 - 集电极截止（最大） 3.6. 在某 Ic、Vce 时的最小直流电流增益 (hFE) 3.7. 功率 - 最大 3.8. 频率 - 转换 3.9. 安装类型
3.10封装/外壳 一般可按工作性质按下表选择晶体管： 工作性质 应用要求 类 型 小功率放大 低输入阻抗（小于 1M Ω） 高频晶体管 高输入阻抗（大于 1M Ω） 场效应晶体管 低频低噪声 场效应晶体管 微波低噪声 微波低噪声管 功率放大 1GHZ 以上 微波功率管 10K HZ 以上 高频功率放大 10K HZ 以下 低频功率放大 开关 通态电阻小 开关晶体管 通态内部等效电压为零 场效应晶体管 功率、低频（5KHZ 以下） 低频功率晶体 管 大电流或作可调压电源 闸流晶体管 光电转换、放大 光电晶体管 光电隔离 浮地 光电耦合器 应用注意事项 （1）小功率晶体管： 在小功率晶体管的应用中，对极限参数必须降额使用。极限参数包括：集电极 最大允许功率耗散（PCM ）、集电极最大电流（ICM ）、基极电流为零时集电极－发射 极击穿电压（VBR （CEO ））
HER201THRU HER208 2.0 Amp High Efficient Rectifiers 50 to 1000 Volts Features ? High Surge Current Capability ? High Reliability ? Low Forward Voltage Drop ? High Current Capability Maximum Ratings ? Operating Temperature: -55°C to +125°C ? Storage Temperature: -55°C to +150°C Electrical Characteristics @ 25°C Unless Otherwise Specified Average Forward Current I F(AV) 2 A T A = 55°C Peak Forward Surge Current I FSM 60A 8.3ms, half sine Maximum Instantaneous Forward Voltage HER201-204 HER205V F 1.0V 1.3V I FM = 2.0A;T A = 25°C Reverse Current At Rated DC Blocking Voltage (Maximum DC )I R 5μA 100μA T A = 25°C T A = 100°C Maximum Reverse Recovery Time HER201-205HER206-208 T rr 50ns 75ns I F =0.5A, I R =1.0A,I rr =0.25A Typical Junction Capacitance HER201-205HER206-208 C J 50pF 30pF Measured at 1.0MHz, V R =4.0V *Pulse Test: Pulse Width 300μsec, Duty Cycle 1% www.mccsemi .com HER206-208 1.7V omp onents 21201 Itasca Street Chatsworth ! "# $ % ! "#
功率场效应晶体管MOSFET 1.概述 MOSFET的原意是：MOS（Metal Oxide Semiconductor金属氧化物半导体），FET（Field Effect Transistor场效应晶体管），即以金属层（M）的栅极隔着氧化层（O）利用电场的效应来控制半导体（S）的场效应晶体管。 功率场效应晶体管也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）,简称功率MOSFET（Power MOSFET）。结型功率场效应晶体管一般称作静电感应晶体管（Static Induction Transistor——SIT）。其特点是用栅极电压来控制漏极电流，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，但其电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。 2.功率MOSFET的结构和工作原理 功率MOSFET的种类：按导电沟道可分为P沟道和N沟道。按栅极电压幅值可分为；耗尽型；当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道，增强型；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，功率MOSFET主要是N沟道增强型。 2.1功率MOSFET的结构 功率MOSFET的内部结构和电气符号如图1所示；其导通时只有一种极性的载流子（多子）参与导电，是单极型晶体管。导电机理与小功率MOS管相同，但结构上有较大区别，小功率MOS管是横向导电器件，功率MOSFET大都采用垂直导电结构，又称为VMOSFET （Vertical MOSFET），大大提高了MOSFET器件的耐压和耐电流能力。 按垂直导电结构的差异，又分为利用V型槽实现垂直导电的VVMOSFET和具有垂直导电双扩散MOS结构的VDMOSFET（Vertical Double-diffused MOSFET），本文主要以VDMOS 器件为例进行讨论。 功率MOSFET为多元集成结构，如国际整流器公司（International Rectifier）的HEXFET 采用了六边形单元；西门子公司（Siemens）的SIPMOSFET采用了正方形单元；摩托罗拉公司（Motorola）的TMOS采用了矩形单元按“品”字形排列。 2.2功率MOSFET的工作原理 截止：漏源极间加正电源，栅源极间电压为零。P基区与N漂移区之间形成的PN结J1 反偏，漏源极之间无电流流过。 导电：在栅源极间加正电压UGS，栅极是绝缘的，所以不会有栅极电流流过。但栅极的正电压会将其下面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UGS大于UT（开启电压或阈值电压）时，栅极下P区表面的电子浓度将超过空穴浓度，使P型半导体反型成N型而成为反型层，该反型层形成N沟道而使PN结J1消失，漏极和源极导电。 2.3功率MOSFET的基本特性
功率场效应管的原理、特点及参数 功率场效应管的原理、特点及参数 功率场效应管又叫功率场控晶体管。 一．功率场效应管原理：半导体结构分析略。本讲义附加了相关资料，供感 兴趣的同事可以查阅。实际上，功率场效应管也分结型、绝缘栅型。但通常指 后者中的MOS 管，即MOSFET（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）。它又分为N 沟道、P 沟道两种。器件符号如下： N 沟道P 沟道图1-3：MOSFET 的图形符号MOS 器件的电极分别为栅极G、漏极D、源极S。和普通MOS 管一样，它也有：耗尽型：栅极电压为零时，即存在导电沟道。无论VGS 正负都起控制作用。增强型：需要正偏置栅极电 压，才生成导电沟道。达到饱和前，VGS 正偏越大，IDS 越大。一般使用的功 率MOSFET 多数是N 沟道增强型。而且不同于一般小功率MOS 管的横向导电 结构，使用了垂直导电结构，从而提高了耐压、电流能力，因此又叫VMOSFET。 二．功率场效应管的特点：这种器件的特点是输入绝缘电阻大（1 万兆欧以上），栅极电流基本为零。驱动功率小，速度高，安全工作区宽。但高压时， 导通电阻与电压的平方成正比，因而提高耐压和降低高压阻抗困难。适合低压 100V 以下，是比较理想的器件。目前的研制水平在1000V/65A 左右（参考）。 其速度可以达到几百KHz，使用谐振技术可以达到兆级。 三．功率场效应管的参数与器件特性：无载流子注入，速度取决于器件的电 容充放电时间，与工作温度关系不大，故热稳定性好。（1）转移特性：ID 随UGS 变化的曲线，成为转移特性。从下图可以看到，随着UGS 的上升，跨导 将越来越高。
功率晶体管（GTR）的特性 功率晶体管（GTR）具有控制方便、开关时间短、通态压降低、高频特性好、安全工作区宽等优点。但存在二次击穿问题和耐压难以提高的缺点，阻碍它的进一步发展。 —、结构特性 1、结构原理 功率晶体管是双极型大功率器件，又称巨型晶体管或电力勗体管，简称GTR。它从本质上讲仍是晶体管，因而工作原理与一般晶体管相同。但是，由于它主要用在电力电子技术领域，电流容量大，耐压水平高，而且大多工作在开关状态，因此其结构与特性又有许多独特之处。 对GTR的要求主要是有足够的容量、适当的增益、较高的速度和较低的功耗等。由于GTR电流大、功耗大，因此其工作状况出现了新特点、新问题。比如存在基区大注入效应、基区扩展效应和发射极电流集边效应等，使得电流增益下降、特征频率减小，导致局部过热等，为了削弱这种影响，必须在结构上采取适当的措施。目前常用的GTR器件有单管、达林顿管和模块三大系列。 三重扩散台面型NPN结构是单管GTR的典型结构，其结构和符号如图1所示。这种结构的优点是结面积较大，电流分布均匀，易于提高耐压和耗散热量；缺点是电流增益较低，一般约为10~20g。 图1、功率晶体管结构及符号 图2、达林顿GTR结构 (a)NPN-NPN型、(b)PNP-NPNxing 达林顿结构是提高电流增益的一种有效方式。达林顿GTR由两个或多个晶体管复合而成，可以是PNP或NPN型，如图2所示，其中V1为驱动管，可饱和，而V2为输出管，不会饱和。达林顿GTR的电流增益β大大提高，但饱和压降VCES也较高且关断速度较慢。不难推得 IC=ΒIB1.VCES= VCES1+VCES2（其中β≈β1β2） 目前作为大功率开关应用最多的是GTR模块。它是将单个或多个达林顿结构GTR及其辅助元件如稳定电阻、加速二极管及续流二极管等，做在一起构成模块，如图3所示。为便于改善器件的开关过程或并联使用，有些模块的中间基极有引线引出。GTR模块结构紧凑、功能强，因而性能价格比大大提高。
LED驱动变压器设计计算公式 LF-GOE100YA0920A电源设计计算书 电源的主要特性及功能描述; 输入电压范围AC90V~AC305V，额定输入电压范围AC100V~AC277V.输入电源工作频率47Hz~63Hz，额定输入频率50Hz~60Hz.输出功率112W，额定输出DC90V~DC120V@0.92A开路输出电压：小于135V，短路输入功率：小于15W. 效率：90V ac input大于87%，220V ac input大于89%，277V ac input大于90%. 输出纹波：在输入电压范围内，纹波电压小于1.2V，其它功能附详细的规格书. 电源的相关参数设计计算如下： 1.对于电源工作保险丝的选定 Po(max)=126V*0.92A*1.05=121.716W（输出电压电流按照规格书的额定输出的上限计算）.Pin(max)=Po(max)/Eff=121.716W/0.80=152.145W（按照电源起动到PFC电压还没升起来的这段时间的效率并适当取低一点点进行计算，否则，频繁的开关机有可能会冲坏保险丝）. Iin rms(max)=Pin(max)/Vin(min)=152.145W/75V=2.029A（最小输入电压根据电源的最低起动电压计算，这款电源设定最低起机电压为75V，允许电源在最低起机电压下带额定负载起机） 考虑到电路中PFC校正值并不是完整的1，需要除以0.99的功率因素，以及查相关的保险丝的图表所得，在最高工作环境温度65度时，需扣除0.8的过热等因素引起的加速熔断的折扣率，再除以安规要求的0.75的折扣率，即保险丝因选择：2.029A/0.99/0.8/0.75=3.416A. 由于PFC+PWM两极架构的电源开机讯间的输入浪涌电流非常大，加热敏电阻后也能达到近80A，由此保险丝需选择大于3.416A的高分断能力的慢断型。 再考虑到这款LED电源是使用在室外的路灯上，需要承受较多且较大的雷击，按照规格要求是线对线打4KV，需选择耐4KV以上雷击的保险丝。 综合以上对此款产品的保险丝最小应选择AC300V5A慢断型保险丝。 2.桥堆的选定： 依据前面的计算知道，电源的最大输入功率为152.145W，最大输入RMS电流是2.029A，（最低输入电压频繁开关机，输出带满负载工作，此时PFC电路还没开始工作） 桥堆输出最低直流电压：DC(min)=AC75V*1.35=DC101.25V.（输入电压降额到AC75V，全波整流后的输出最大电压为输入的有效电压乘以根号2，但是随着输出带负载越大这个系数将会越低，这里取1.35，这个值不可以按照PFC上的输出电压进行计算，因为起机的时候PFC还没有开始工作，如果按照工作以后PFC上的电压进行计算，那当电源频繁的开关机动作的时候，桥堆将会被电流冲坏）。输入功率除以桥堆后的输出DC电压就得到了桥堆的输出平均电流：152.145W/101.25V=1.5027A.. 一般二极管类的元器件，考虑工作峰值电流的冲击，热损耗及高环境温度下工作等因素，这里按照输出平均电流的三倍进行取值。得：1.5027A*3=4.508A，由于5A的桥堆不常见，这里直接取6A的桥堆。
关于功率二极管的一些问题 1. 什么是二极管的正向额定电流？ 二极管的额定电流是二极管的主要标称值，比如5A/100V的二极管，5A就是额定电流。通常额定电流的定义是该二极管所能通过的额定平均电流。但是有些的测试前是方波，也就是可以通过平均值为5A的方波电流。有些得测试前提是直流，也就是能通过5A的直流电流。理论上来说，对于硅二极管，以方波为测试条件的二极管能通过更大的直流电流，因为同样平均电流的方波较于直流电流，会给二极管带来更大损耗。那么5A的二极管是否一定能通过5A的电流？不一定，这个和温度有关，当你的散热条件不足够好，那么二极管能通过的电流会被结温限制。 2. 什么是二极管的反向额定电压？ 二极管反向截止时，可以承受一定的反压，那么其最高可承受的反压就是额定电压。比如5A/100V的二极管，其额定反压就是100V。虽然，所有二极管厂家都会留一定的裕量，100V 的二极管通常用到110V都不会有问题，但是不建议这么用，因为超过额定值，厂家就不会保证其可靠性，出了问题就是你的问题了。而且很多电源设计公司，为了保障可靠性，还会降额设计。 3. 什么是二极管的正向冲击电流？ 开关电源在开机或者其他瞬态情况下，需要二极管能够承受很大的冲击电流而不坏，当然这种冲击电流应该是不重复性，或者间隔时间很长的。通常二极管的数据手册都有定义这个冲击电流，其测试条件往往是单个波形的冲击电流，比如单个正弦波，或者方波。其电流值往往可达几百A。 4. 什么是二极管的正向导通压降？ 二极管在正向导通，流过电流的时候会产生压降。这个压降和正向电流以及温度有关。通常硅二极管，电流越大，压降越大。温度越高，压降越小。但是碳化硅二极管却是温度越高，压降越大。 5. 什么是二极管的反向漏电流？ 二极管在反向截止的时候，并不是完全理想的截止。在承受反压得时候，会有些微小的电流从阴极漏到阳极。这个电流通常很小，而且反压越高，漏电流越大，温度越高，漏电流越大。大的漏电流会带来较大的损耗，特别在高压应用场合。 6. 什么是二极管的反向恢复时间和反向恢复电流？ 这个是二极管的重要指标，所谓的快恢复，慢恢复二极管就是以此为标准。二极管在从正偏转换到反偏的时候，会出现较大的反向恢复电流从阴极流向阳极，其反向电流先上升到峰值，然后下降到零。那么其上升下降的时间就是反向恢复时间，峰值电流就是反向恢复电流。这个在高频率的应用中会带来很大损耗。而反向恢复时间和电流和二极管截止时，正向电流的下降速率正相关。解决这个问题，一就是用恢复时间更快的二极管，二是采用ZCS方式关断二极管。 7. 什么是软恢复二极管？ 二极管在反向恢复的时候，反向电流下降的比较慢的，称为软恢复二极管。软恢复对减小EMI 有一定的好处。 8. 什么是二极管的结电容？ 结电容是二极管的一个寄生参数，可以看作在二极管上并联的电容。 9. 什么是二极管的寄生电感？ 二极管寄生电感主要由引线引起，可以看作串联在二极管上的电感。 10. 二极管正向导通时候瞬态过程是怎样？