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功率场效应晶体管(MOSFET)基本知识功率场效应管(PowerMOSFET)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UGS，并且使UGS大于或等于管子的开启电压UT，则管子开通，在漏、源极间流过电流ID。
UGS超过UT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PowerMOSFET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。
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。
功率场效应晶体管MOSFET1.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。
MOSFET基础知识介绍MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）是一种常用的半导体器件，用于在电子电路中控制电流的流动。
它由金属氧化物半导体结构组成，具有高输入阻抗、低功耗和高电压承受能力等优点，因此在各种应用中广泛使用。
MOSFET的结构包括有源区、漏源区、栅极和绝缘层等部分。
有源区通常由P型半导体材料组成，而漏源区则是N型或P型半导体材料。
两个区域之间的绝缘层是一个非导电的氧化物层，通常是二氧化硅。
栅极是一个金属或多晶硅的电极，用于控制电流的流动。
MOSFET的工作原理基于栅极电压的控制。
当栅极电压为零或低于临界电压时，MOSFET处于截止状态，无法通过电流。
当栅极电压高于临界电压时，介质中的电场会引起有源区附近的载流子（电子或空穴）移动，形成导电路径。
这时，MOSFET处于饱和状态，可以通过电流。
MOSFET有两种常用的工作模式，分别是增强型和耗尽型。
在增强型MOSFET中，栅极电压高于临界电压时，会导致有源区中的载流子浓度增加，从而提高电流的导电能力。
而在耗尽型MOSFET中，栅极电压低于临界电压时，会减少有源区中的载流子浓度，从而减小电流的导电能力。
另一个重要的参数是漏极漏电流。
当MOSFET处于截止状态时，理想情况下应该没有电流通过，但实际上会存在微小的漏电流。
漏极漏电流越小，MOSFET的性能越好。
MOSFET还有一些特殊类型，例如增压型MOSFET和均衡型MOSFET。
增压型MOSFET通过增加外加电压来提高导电能力。
均衡型MOSFET则可以在两个有源区之间实现均衡的电流分布，以提高功率放大器的线性度。
MOSFET在各种应用中都有重要的作用。
在数字电路中，MOSFET可以作为开关使用，用于控制逻辑门和存储器等器件的操作。
在模拟电路中，MOSFET可以作为放大器使用，用于控制电压和电流的变化。
此外，MOSFET还常用于功率放大器、电源和开关模式电源等领域。
总而言之，MOSFET是一种重要的半导体器件，具有高输入阻抗、低功耗和高电压承受能力等优点。
场效应管的基础知识英文名称：MOSFET（简写：MOS）中文名称：功率场效应晶体管（简称：场效应管）场效应晶体管简称场效应管，它是由半导体材料构成的。
与普通双极型相比，场效应管具有很多特点。
场效应管是一种单极型半导体（内部只有一种载流子—多子）分四类：N沟通增强型；P沟通增强型；N沟通耗尽型；P沟通耗尽型。
增强型MOS管的特性曲线场效应管有四个电极，栅极G、漏极D、源极S和衬底B，通常字内部将衬底B与源极S相连。
这样，场效应管在外型上是一个三端电路元件场效管是一种压控电流源器件，即流入的漏极电流ID栅源电压UGS控制。
1、转移特性曲线：应注意：①转移特性曲线反映控制电压VGS与电流ID之间的关系。
②当VGS很小时，ID基本为零，管子截止；当VGS大于某一个电压VTN时ID随VGS的变化而变化，VTN称为开启电压，约为2V。
③无论是在VGS2、输出特性曲线：输出特性是在给顶VGS的条件下，ID与VDS之间的关系。
可分三个区域。
①夹断区：VGS②可变电阻区：VGS>VTN且VDS值较小。
VGS值越大，则曲线越陡，D、S极之间的等效电阻RDS值就越小。
③恒流区：VGS>VTN且VDS值较大。
这时ID只取于VGS，而与VDS无关。
3、MOS管开关条件和特点：管型状态，N-MOS，P-MOS特点截止VTN，RDS非常大，相当与开关断开导通VGS≥VTN，VGS≤VTN，RON很小，相当于开关闭合4、MOS场效应管的主要参数①直流参数a、开启电压VTN，当VGS>UTN时，增强型NMOS管通道。
b、输入电阻RGS，一般RGS值为109～1012Ω高值②极限参数最大漏极电流IDSM击穿电压V(RB)GS，V(RB)DS最大允许耗散功率PDSM5、场效应的电极判别用R×1K挡，将黑表笔接管子的一个电极，用红表笔分别接另外两个电极，如两次测得的结果阻值都很小，则黑表笔所接的电极就是栅极(G)，另外两极为源(S)、漏(D)极，而且是N型沟场效应管。
功率场效应晶体管(MOSFET)基本知识功率场效应管(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UGS，并且使UGS大于或等于管子的开启电压UT，则管子开通，在漏、源极间流过电流ID。
UGS超过UT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。
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。
MOS管初级⼊门详解MOSFETMOS管初级⼊门详解功率场效应晶体管MOSFET1.概述MOSFET的原意是：MOS（MetalOxideSemiconductor⾦属氧化物半导体），FET （FieldEffectTransistor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（MetalOxideSemiconductorFET）,简称功率MOSFET （PowerMOSFET）。
结型功率场效应晶体管⼀般称作静电感应晶体管（StaticInductionTransistor——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.功率场效应晶体管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 （VerticalMOSFET），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（VerticalDouble-diffusedMOSFET），本⽂主要以VDMOS器件为例进⾏讨论。
MOSFET功率场效应管1. 介绍MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）是一种常见的半导体器件，广泛应用于电子电路中。
其中，功率场效应管（Power MOSFET）是一种用于功率放大和开关控制的MOSFET。
功率场效应管具有许多优点，如高频特性好、开关速度快、体积小、功耗低等。
它在各种电子设备中被广泛使用，例如电源逆变器、电机驱动器、音频放大器等。
本文将详细介绍MOSFET功率场效应管的原理、结构、特性以及应用领域。
2. 原理功率场效应管是一种三端器件，由栅极（G）、漏极（D）和源极（S）组成。
其工作原理基于栅极电压对漏源电流的控制。
当栅极与源极之间施加正向电压时，形成一个电场，使得漏源之间形成一个导电通道，从而允许电流流过。
这种工作状态称为开通（On）状态，功率场效应管具有较低的导通电阻。
当栅极与源极之间施加负向电压时，电场使得导电通道关闭，从而阻止电流流过。
这种工作状态称为截止（Off）状态，功率场效应管具有较高的绝缘电阻。
通过调节栅极电压，可以精确控制功率场效应管的导通和截止状态，从而实现电路的开关控制和信号放大。
3. 结构MOSFET功率场效应管的结构主要包括栅极、漏极、源极和衬底。
其中，栅极与源极之间的绝缘层通常由二氧化硅（SiO2）构成。
栅极位于绝缘层上方，通过栅极电压调节导电通道的形成。
漏极和源极位于绝缘层下方，通过导电通道连接。
MOSFET功率场效应管的结构可以分为N沟道型（N-Channel）和P沟道型（P-Channel）两种。
N沟道型中，导电通道为N型，而P沟道型中，导电通道为P型。
4. 特性4.1 导通电阻功率场效应管的导通电阻是衡量其导通能力的重要指标。
导通电阻越小，功率场效应管的导通能力越强。
导通电阻主要由导电通道的电阻和接触电阻组成。
导电通道的电阻与通道长度和宽度有关，而接触电阻与导电通道与漏源金属接触的质量有关。
功率MOSFET的介绍功率 MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）是一种常用的功率开关器件，适用于各种高频和高电压开关电路中。
它是一种基于MOSFET技术的强大的半导体器件，能够在高电压和高电流条件下进行可靠的开关。
本文将对功率 MOSFET 进行详细介绍。
功率MOSFET是一种特殊的金属氧化物半导体场效应晶体管，其主要特点是具有低导通电阻和高击穿电压。
它的主要结构由N型或P型衬底、金属氧化物介质层、栅极、漏极和源极等组成。
在正常工作时，栅极电压通过氧化物层控制通道的导通状态，并影响漏极电流的大小。
功率MOSFET有两种类型：N沟道MOSFET和P沟道MOSFET。
N沟道MOSFET中，衬底为P型，控制栅极电压为正电压时，沿着N型沟道方向，电子从源极流向漏极，形成导通。
对于P沟道MOSFET来说，衬底为N型，控制栅极电压为负电压时，沿着P型沟道方向，空乏区消失，形成导通。
1.低导通电阻：功率MOSFET的导通电阻非常低，可达到几个毫欧姆，这意味着非常小的功率损耗和低热量产生。
2.高击穿电压：功率MOSFET可以工作在较高的电压范围内，从几十伏到几千伏都有。
这使得它非常适合在高压和高电流环境下使用。
3.快速开关速度：功率MOSFET能够实现非常快速的开关速度，这对于高频率应用非常重要。
它不仅能够提高开关效率，还能够减少电路的响应时间。
4.良好的热特性：功率MOSFET在高功率应用中通常会产生大量的热量。
因此，它需要具有良好的散热性能，以确保设备的稳定性和可靠性。
5.可靠性和耐久性：功率MOSFET能够长时间工作在高温和高电流条件下而不损坏。
这是由于其设计和材料的优化，使其具有较高的可靠性和耐久性。
虽然功率MOSFET在各种应用中都具有重要作用，但同时也有一些限制。
例如，功率MOSFET的成本通常较高，故在一些低功率应用中往往会选择其他更经济的晶体管。
Principle of MOSFET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。
功率场效应晶体管
功率场效应晶体管（Power MOSFET）是一种常用的功率开关器件，它具有低开关损耗、高开关速度、可靠性高等优点，被广泛应用于电源、电机控制、照明等领域。
功率场效应晶体管的结构与普通场效应晶体管类似，但是它的电极和控制结构不同。
功率MOSFET的电极分为漏极、源极和栅极，其中栅极是控制器件导通和截止的关键。
当栅极施加正电压时，会形成一个电场，使得漏极和源极之间的导电区域形成一个导通通道，从而使得电流可以通过器件。
当栅极施加负电压时，导通通道被切断，器件截止。
功率场效应晶体管的主要特点是低导通电阻和高开关速度。
由于导通电阻很小，功率MOSFET可以承受较大的电流，从而实现高功率输出。
同时，由于开关速度快，功率MOSFET可以实现高频率开关，从而减小开关损耗，提高效率。
功率场效应晶体管的应用非常广泛。
在电源领域，功率MOSFET 可以用于DC-DC变换器、AC-DC变换器、逆变器等电路中，实现高效率的能量转换。
在电机控制领域，功率MOSFET可以用于驱动直流电机、步进电机等，实现精确的电机控制。
在照明领域，功率MOSFET可以用于LED驱动电路中，实现高效率的LED照明。
功率场效应晶体管是一种非常重要的功率开关器件，具有低开关损
耗、高开关速度、可靠性高等优点，被广泛应用于电源、电机控制、照明等领域。
随着技术的不断发展，功率MOSFET的性能将会不断提高，为各种应用提供更加优秀的解决方案。
功率场效应晶体管（MOSFET）的工作原理、特性及主要参数功率场效应晶体管（Power Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET）。
其特点是：属于电压型全控器件、栅极静态内阻极高（109Ω）、驱动功率很小、工作频率高、热稳定性好、无二次击穿、安全工作区宽等；但MOSFET的电流容量小、耐压低、功率不易做得过大，常用于中、小功率开关电路中。
MOSFET的结构和工作原理1.MOSFET的结构MOSFET和小功率MOS管导电机理相同，但在结构上有较大的区别。
小功率MOS管是一次扩散形成的器件，其栅极G、源极S和漏极D在芯片的同一侧。
而MOSFET主要采用立式结构，其3个外引电极与小功率MOS管相同，为栅极G、源极S和漏极D，但不在芯片的同一侧。
MOSFET的导电沟道分为N沟道和P沟道，栅偏压为零时漏源极之间就存在导电沟道的称为耗尽型，栅偏压大于零（N沟道）才存在导电沟道的称为增强型。
MOSFET的电气符号如图1所示，图1（a）表示N沟道MOSFET，电子流出源极；图1（b）表示P沟道MOSFET，空穴流出源极。
从结构上看，MOSFET还含有一个由S极下的P区和D极下的N区形成的寄生二极管，该寄生二极管的阳极和阴极就是MOSFET的S极和D极，它是与MOSFET不可分割的整体，使MOSFET无反向阻断能力。
图1中所示的虚线部分为寄生二极管。
图1 MOSFET的电气符号2.MOSFET的工作原理（1）当栅源电压uGS=0时，栅极下的P型区表面呈现空穴堆积状态，不可能出现反型层，无法沟通漏源极。
此时，即使在漏源极之间施加电压，MOS管也不会导通。
MOSFET结构示意图如图2（a）所示。
图2 MOSFET结构示意图（2）当栅源电压uGS＞0且不够充分时，栅极下面的P型区表面呈现耗尽状态，还是无法沟通漏源极，此时MOS管仍保持关断状态，如图2（b）所示。
2.5 功率MOS 场效应晶体管（功率MOSFET ）2.5.1 功率MOSFET 的结构及工作原理功率MOSFET （功率场效应管）是20世纪70年代中期才发展起来的新型电力电子器件。
同双极型晶体管相比，功率MOSFET 具有开关速度快、损耗低、驱动电流小、无二次击穿现象等优点。
功率MOSFET 是压控型器件，其门极控制信号是电压不是电流。
它有三个管脚：栅极（又称门极G ）、源极S 、漏极D 。
栅极G 相当于晶体管的基极B ，源极S 相当于晶体管的发射极，漏极D 相当于晶体管的集电极。
MOSFET 有N 沟道型和P 沟道型两种。
类似于NPN 型晶体管，栅源极间加入正向电压时，器件导通；P 沟道型类似于PNP 型晶体管，栅漏极间加入反向电压时，器件导通。
N 沟道型和P 沟道型MOSFET 的图形符号分别如图2.19和图2.20所示。
图2.19 N 沟道MOSFET 的图形符号 图2.20 P 沟道MOSFET 的图形符号2.5.2 功率MOSFET 主要参数1．漏极额定电流I D 和峰值电流I DM 。
2．通态电阻R DS (ON)。
图2.21 通态电阻与门极电压的关系图2.22 通态电阻与温度、漏极电压的关系3．阀值电压U GS(th)。
图2.23 阀值电压与温度的关系曲线4．漏源击穿电压U(BR)DSS。
图2.24 漏源击穿电压与温度的关系曲线2.5.3 功率MOSFET的特性1．功率MOSFET的输出特性。
图2.25 MOSFET的输出特性图2.26 GTR 的输出特性2．功率MOSFET 的转移特性。
转移特性是在漏源电压一定时，漏极电流和栅源控制电压之间的关系。
它反应了输出电流与控制电压的关系。
由图2.27可见，只有U GS >U GS(th)才有漏极电流流过。
在I D 较大时，I D 和U GS 为近似线性关系，即跨导为常数D D FS GS GSd I I g U U == （2.18）图2.27 转移特性图3．功率MOSFET 的开关特性。
功率MOSFET的介绍功率MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应管）是一种常用的功率开关器件。
它由表面效应管（Surface Effect Transistor，SET）发展而来，具有高速开关、低导通电阻和低开关损耗的特点。
在各种功率电子应用中，功率MOSFET广泛应用于交流-直流变换、直流-交流变换、电源管理、电机驱动和功率放大等领域。
接下来，本文将详细介绍功率MOSFET的原理、结构、特性和应用。
1.原理：功率MOSFET基于MOS结构，由P型或N型掺杂的硅衬底、n型沟道层、P型或N型源极和漏极组成。
当施加在门极上的电压大于阈值电压时，沟道中形成导电通道，电子在沟道中流动，形成导通状态；当门极电压小于阈值电压时，沟道消失，功率MOSFET处于截止状态。
由于电子在沟道中的运动受电场控制，因此功率MOSFET的导通沟道可以迅速切换，从而实现高速开关。
2.结构：-垂直结构：通道与硅衬底垂直排列，适用于大功率应用。
常见的垂直结构包括VMOS、DMOS和UMOS等。
垂直MOSFET的优点是能够承受较高的电压和电流，但由于通道长度较长，导致导通电阻较大。
-横向结构：通道与硅衬底平行排列，适用于低功率应用。
常见的横向结构包括LDMOS、VDMOS等。
横向MOSFET的优点是导通电阻较低，但承受的电流和电压较小。
3.特性：-导通电阻：功率MOSFET的导通电阻直接影响能量损耗和效率。
导通电阻较低的功率MOSFET能够降低损耗和提高效率，适用于高速开关应用。
-开关损耗：功率MOSFET的开关损耗包括导通损耗和开关损耗。
导通损耗是由于导通状态下的功耗，开关损耗是由于开关过程中的电压和电流转换引起的。
降低开关损耗可以提高功率MOSFET的效率。
-漏极电流：漏极电流是在截止状态下传导到漏极的电流，也称为阈下漏电流。
漏极电流的大小与功率MOSFET的质量和制造工艺相关，对设备的功耗和效率有重要影响。
功率场效应晶体管功率场效应晶体管（Power MOSFET）是一种广泛应用于功率放大、开关控制等领域的半导体器件。
它具有高电压、高电流、低驻态功耗等优点，因此在现代电子设备中被广泛应用。
本文将介绍功率场效应晶体管的结构、工作原理以及应用领域。
功率场效应晶体管的结构一般由沟道、栅极、漏极和源极四部分组成。
其中，沟道是主要的电流通道，栅极用于控制沟道的导电性，漏极和源极则分别连接外部电路，是电流的输入和输出端口。
功率场效应晶体管通过对栅极施加电压，控制沟道的导电性，从而实现对电流的调节。
功率场效应晶体管的工作原理基于场效应。
当在栅极和源极之间施加一定电压时，形成的电场会改变沟道的导电性，从而控制漏极和源极之间的电流。
当栅极和源极之间的电压为零时，晶体管处于截止状态，电流无法通过；当栅极和源极之间的电压增大时，沟道导电性增强，电流开始通过。
因此，功率场效应晶体管可以实现在不同电压下对电流的精确控制。
功率场效应晶体管在电子领域有着广泛的应用，其中最常见的是功率放大和开关控制。
在功率放大中，晶体管可以放大输入信号的功率，从而驱动输出装置工作。
在开关控制中，晶体管可以实现高效的电源开关，用于控制电路的通断。
此外，功率场效应晶体管还广泛应用于电源管理、逆变器、电机驱动等领域，为现代电子设备的高效工作提供了重要支持。
总的来说，功率场效应晶体管作为一种重要的半导体器件，在现代电子领域有着广泛的应用。
通过对其结构和工作原理的了解，我们可以更好地理解其在电路中的作用，为电子设备的设计和应用提供支持。
希望本文能够帮助读者更深入地了解功率场效应晶体管，并进一步探索其在未来的应用前景。
MOSFET场效应晶体管的基础知识介绍MOSFET（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）也叫金属氧化物半导体场效应晶体管，简称MOS管，是一种场效应管。
MOSFET成为当前最广泛应用的半导体器件，广泛应用于各种电子设备中，包括电源、电脑、电视等。
MOSFET场效应晶体管的结构MOSFET场效应晶体管基本上构成有源区(source)、漏区(drain)和栅区(gate)三部分。
在N沟道MOSFET中，一个P型衬底(substrate)上，N型沉积形成源区和漏区，其间沉积绝缘材料（通常是氧化硅）形成栅极。
通过改变栅极的电压来改变沟道中的载流子浓度，从而改变源漏间的电导。
MOSFET场效应晶体管工作原理在N沟道MOSFET中，当栅极电压(Vgs)高于阈值电压(Vth)时，会在源和漏之间形成一个N型导电沟道。
在这种情况下，沟道上的电子可以自由的由源极流向漏极，整个器件则由阻断状态变为导通状态。
当源漏电压足够大时，即使增加栅压，也不再增加源漏电流，此时MOSFET处于饱和状态。
MOSFET场效应晶体管分类按沟道材料型和绝缘栅型各分N沟道和P沟道两种;按导电方式：MOS管又分耗尽型与增强型，所以MOS场效应晶体管分为N沟耗尽型和增强型;P沟耗尽型和增强型四大类：N沟道消耗型、N沟道增强型、P沟道消耗型、 P沟道增强型。
MOSFET场效应晶体管主要特性●高输入阻抗：MOS管栅电极和源漏区之间有绝缘层，只有微弱的栅电流，所以MOSFET的输入阻抗很高，接近于无穷大。
●低输出阻抗：由于MOSFET是电压控制器件，其源漏间电流可随输入电压的改变而改变，所以其输出阻抗很小。
●恒流性：MOSFET在饱和区工作时，即使源漏电压有所变化，其电流也几乎不变，因此MOSFET具有很好的恒流性。
MOSFET的应用●开关电路：由于MOSFET具有开关速度快、功耗小、驱动电压低等特性，因此在开关电路中有广泛应用，尤其在高频开关电源中使用。
功率场效应晶体管(MOSFET)基本知识功率场效应管(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UGS，并且使UGS大于或等于管子的开启电压UT，则管子开通，在漏、源极间流过电流ID。
UGS超过UT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。
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ID不随漏源电压UDS的增加而增加，也就是基本保持不变；非饱和是指地UCS一定时，ID随UDS增加呈线性关系变化。
（2）转移特性转移特性表示漏极电流ID与栅源之间电压UGS的转移特性关系曲线，如图2(a)所示。
转移特性可表示出器件的放大能力，并且是与GTR中的电流增益β相似。
由于Power MOSFET是压控器件，因此用跨导这一参数来表示。
跨导定义为图中UT为开启电压，只有当UGS=UT时才会出现导电沟道，产生漏极电流ID。
2、主要参数（1）漏极击穿电压BUDBUD是不使器件击穿的极限参数，它大于漏极电压额定值。
BUD随结温的升高而升高，这点正好与GTR和GTO相反。
（2）漏极额定电压UDUD是器件的标称额定值。
（3）漏极电流ID和IDMID是漏极直流电流的额定参数；IDM是漏极脉冲电流幅值。
（4）栅极开启电压UTUT又称阀值电压，是开通Power MOSFET的栅-源电压，它为转移特性的特性曲线与横轴的交点。
施加的栅源电压不能太大，否则将击穿器件。
（5）跨导gmgm是表征Power MOSFET 栅极控制能力的参数。
三、电力场效应管的动态特性和主要参数1、动态特性动态特性主要描述输入量与输出量之间的时间关系，它影响器件的开关过程。
由于该器件为单极型，靠多数载流子导电，因此开关速度快、时间短，一般在纳秒数量级。
Power MOSFET的动态特性。
如图3所示。
Power MOSFET 的动态特性用图3(a)电路测试。
图中，up为矩形脉冲电压信号源；RS为信号源内阻；RG为栅极电阻；RL为漏极负载电阻；RF用以检测漏极电流。
Power MOSFET 的开关过程波形，如图3(b)所示。
Power MOSFET 的开通过程：由于Power MOSFET 有输入电容，因此当脉冲电压up的上升沿到来时，输入电容有一个充电过程，栅极电压uGS按指数曲线上升。
当uGS上升到开启电压UT时，开始形成导电沟道并出现漏极电流iD。
从up前沿时刻到uGS=UT，且开始出现iD的时刻，这段时间称为开通延时时间td(on)。
此后，iD随uGS的上升而上升，uGS从开启电压UT上升到Power MOSFET 临近饱和区的栅极电压uGSP这段时间，称为上升时间tr。
这样Power MOSFET 的开通时间ton=td(on)+trPower MOSFET的关断过程：当up信号电压下降到0时，栅极输入电容上储存的电荷通过电阻RS和RG放电，使栅极电压按指数曲线下降，当下降到uGSP 继续下降，iD才开始减小，这段时间称为关断延时时间td(off)。
此后，输入电容继续放电，uGS继续下降，iD也继续下降，到uGS< SPAN>T时导电沟道消失，iD=0，这段时间称为下降时间tf。
这样Power MOSFET 的关断时间toff=td(off)+tf从上述分析可知，要提高器件的开关速度，则必须减小开关时间。
在输入电容一定的情况下，可以通过降低驱动电路的内阻RS来加快开关速度。
电力场效应管晶体管是压控器件，在静态时几乎不输入电流。
但在开关过程中，需要对输入电容进行充放电，故仍需要一定的驱动功率。
工作速度越快，需要的驱动功率越大。
2、动态参数（1）极间电容Power MOSFET的3个极之间分别存在极间电容CGS，CGD，CDS。
通常生产厂家提供的是漏源极断路时的输入电容CiSS、共源极输出电容CoSS、反向转移电容CrSS。
它们之间的关系为CiSS=CGS+CGDCoSS=CGD+CDSCrSS=CGD前面提到的输入电容可近似地用CiSS来代替。
（2）漏源电压上升率器件的动态特性还受漏源电压上升率的限制，过高的du/dt可能导致电路性能变差，甚至引起器件损坏。
四、电力场效应管的安全工作区1、正向偏置安全工作区正向偏置安全工作区，如图4所示。
它是由最大漏源电压极限线I、最大漏极电流极限线Ⅱ、漏源通态电阻线Ⅲ和最大功耗限制线Ⅳ，4条边界极限所包围的区域。
图中示出了4种情况：直流DC，脉宽10ms，1ms,10μs。
它与GTR安全工作区比有2个明显的区别：①因无二次击穿问题，所以不存在二次击穿功率PSB限制线；②因为它通态电阻较大，导通功耗也较大，所以不仅受最大漏极电流的限制，而且还受通态电阻的限制。
2、开关安全工作区开关安全工作区为器件工作的极限范围，如图5所示。
它是由最大峰值电流IDM、最小漏极击穿电压BUDS和最大结温TJM决定的，超出该区域，器件将损坏。
3、转换安全工作区因电力场效应管工作频率高，经常处于转换过程中，而器件中又存在寄生等效二极管，它影响到管子的转换问题。
为限制寄生二极管的反向恢复电荷的数值，有时还需定义转换安全工作区。
器件在实际应用中，安全工作区应留有一定的富裕度。
五、电力场效应管的驱动和保护1、电力场效应管的驱动电路电力场效应管是单极型压控器件，开关速度快。
但存在极间电容，器件功率越大，极间电容也越大。
为提高其开关速度，要求驱动电路必须有足够高的输出电压、较高的电压上升率、较小的输出电阻。
另外，还需要一定的栅极驱动电流。
开通时，栅极电流可由下式计算：IGon=CiSSuGS/tr=(GGS+CGD)uGS/ t r (7)关断时，栅极电流由下式计算：IGoff=CGDuDS/tf (8)式（7）是选取开通驱动元件的主要依据，式（8）是选取关断驱动元件的主要依据。
为了满足对电力场效应管驱动信号的要求，一般采用双电源供电，其输出与器件之间可采用直接耦合或隔离器耦合。
电力场效应管的一种分立元件驱电路，如图6所示。
电路由输入光电隔离和信号放大两部分组成。
当输入信号ui 为0时，光电耦合器截止，运算放大器A 输出低电平，三极管V3导通，驱动电路约输出负20V驱动电压，使电力场效应管关断。
当输入信号ui为正时，光耦导通，运放A输出高电平，三极管V2导通，驱动电路约输出正20V电压，使电力场效应管开通。
MOSFET的集成驱动电路种类很多，下面简单介绍其中几种：IR2130是美国生产的28引脚集成驱动电路，可以驱动电压不高于600V电路中的MOSFET，内含过电流、过电压和欠电压等保护，输出可以直接驱动6个MOSFET或IGBT。
单电源供电，最大20V。
广泛应用于三相MOSFET和IGBT 的逆变器控制中。
IR2237/2137是美国生产的集成驱动电路，可以驱动600V及1200V线路的MOSFET。
其保护性能和抑制电磁干扰能力更强，并具有软启动功能，采用三相栅极驱动器集成电路，能在线间短路及接地故障时，利用软停机功能抑制短路造成过高峰值电压。
利用非饱和检测技术，可以感应出高端MOSFET和IGBT的短路状态。
此外，内部的软停机功能，经过三相同步处理，即使发生因短路引起的快速电流断开现象，也不会出现过高的瞬变浪涌过电压，同时配有多种集成电路保护功能。
当发生故障时，可以输出故障信号。
TLP250是日本生产的双列直插8引脚集成驱动电路，内含一个光发射二极管和一个集成光探测器，具有输入、输出隔离，开关时间短，输入电流小、输出电流大等特点。
适用于驱动MOSFET或IGBT。
2、电力场效应管的保护措施电力场效应管的绝缘层易被击穿是它的致命弱点，栅源电压一般不得超过±20V。
因此，在应用时必须采用相应的保护措施。
通常有以下几种：（1）防静电击穿电力场效应管最大的优点是有极高的输入阻抗，因此在静电较强的场合易被静电击穿。
为此，应注意：储存时，应放在具有屏蔽性能的容器中，取用时工作人员要通过腕带良好接地；在器件接入电路时，工作台和烙铁必须良好接地，且烙铁断电焊接；测试器件时，仪器和工作台都必须良好接地。
（2）防偶然性震荡损坏当输入电路某些参数不合适时，可能引志震荡而造成器件损坏。
为此，可在栅极输入电路中串入电阻。
（3）防栅极过电压可在栅源之间并联电阻或约20V的稳压二极管。
（4）防漏极过电流由于过载或短路都会引起过大的电流冲击，超过IDM极限值，此时必须采用快速保护电路使用器件迅速断开主回路。
