功率MOSFET之基礎(chǔ)篇課件

1、功率MOSFET之基礎(chǔ)篇老梁頭2015年1月銳駿半導(dǎo)體簡(jiǎn)介自從上世紀(jì)90年代，功率MOSFET技術(shù)取得重大進(jìn)步，極大地促進(jìn)了電子工業(yè)的發(fā)展，尤其是開關(guān)電源工業(yè)。由于MOSFET比雙極型晶體管具有更快的開關(guān)速度，使用MOSFET時(shí)開關(guān)頻率可以達(dá)到幾百KHz，甚至上MHz。使得開關(guān)電源的功率密度越來越高，體積越來小。銳駿半導(dǎo)體MOSFET的類型MOSFET 的主要兩種類型為增強(qiáng)型MOSFET和耗盡型MOSFET。增強(qiáng)型和耗盡型MOSFET都有N溝道和P溝道兩種形式。具體電路符號(hào)如圖一所示銳駿半導(dǎo)體MOSFET的工作原理對(duì)于N溝道增強(qiáng)型MOSFET，當(dāng)柵源極間電壓為零時(shí)，漏源極間電流為零。它需要一個(gè)

2、正的柵源極間電壓（VGVS)來建立漏源極間電流。對(duì)于P溝道增強(qiáng)型MOSFET，當(dāng)柵源極間電壓為零時(shí)，漏源極間電流為零。它需要一個(gè)負(fù)的柵源極間電壓（VGVS)來建立漏源極間電流。對(duì)于N溝道耗盡型MOSFET，當(dāng)柵源極間電壓為零時(shí)，漏源極間電流最大。它需要一個(gè)負(fù)的柵源極間電壓（VGVS)來關(guān)斷漏源極間電流。耗盡型MOSFET一般不用做功率晶體管，也很少用在單管小電流電路中，多用于對(duì)電路中重要器件的敏感輸入端的接地保護(hù)電路中。而增強(qiáng)型MOSFET多用于功率晶體管，常用的以N溝道的最多。所以后續(xù)章節(jié)只介紹增強(qiáng)型功率MOSFET。銳駿半導(dǎo)體MOSFET的等效電路當(dāng)柵源極間電壓為零時(shí)， MOSFET關(guān)閉，

3、漏源極間可等效為一二極管。此二極管為MOSFET的體二極管，一般情況下特性很差，盡量避免使用。等效電路如圖三所示。銳駿半導(dǎo)體MOSFET的主要參數(shù)漏源電壓 VDSS VDSS是器件在斷開狀態(tài)下漏極和源極所能承受的最大電壓。 VDSS因溫度的變化而產(chǎn)生波動(dòng)。漏源通態(tài)電阻 RDS(ON) RDS(ON)是器件在給定柵源電壓以及25的結(jié)溫這兩個(gè)條件下最大的阻抗。RDS(ON)因溫度和柵源電壓變化而變化。以上兩個(gè)參數(shù)可以說明器件最關(guān)鍵的性能，一般是選擇MOSFET的第一考慮因素銳駿半導(dǎo)體MOSFET的主要參數(shù)銳駿半導(dǎo)體MOSFET的主要參數(shù)銳駿半導(dǎo)體MOSFET的主要參數(shù)最大耗散功率 PD PD表示在

4、規(guī)定的背板溫度下，可在MOSFET連續(xù)消耗損耗的最大值。一般數(shù)據(jù)說明書中也會(huì)給定兩個(gè)值，一個(gè)是在背板溫度為25時(shí)，另一個(gè)是在背板溫度為100時(shí)。這兩個(gè)數(shù)據(jù)在實(shí)際應(yīng)用中也很難達(dá)到數(shù)據(jù)說明書中給定的條件，所以也需要降額使用。降額曲線如圖六所示。 以RU4090L為例，在背板溫度為25，PD=107W；在背板溫度為100，PD=53.5W。數(shù)據(jù)說明書中也有降額曲線，如圖七所示銳駿半導(dǎo)體MOSFET的主要參數(shù)銳駿半導(dǎo)體MOSFET的主要參數(shù)銳駿半導(dǎo)體MOSFET的主要參數(shù)柵源電壓 VGSS VGSS是在柵極和源極間允許加的最大電壓。一旦超過這個(gè)電壓值，即使在極短的時(shí)間內(nèi)也會(huì)對(duì)柵極氧化層產(chǎn)生永久性損害。

5、VGSS一般為20V，也有30V或是更小的結(jié)溫 TJ TJ是PN結(jié)間的最大溫度，超過此溫度可能會(huì)造成MOSFET永久損壞。一般TJ為150或175銳駿半導(dǎo)體MOSFET的主要參數(shù)電荷量 QG QGS QGD QG：柵極總的電荷量 QGS：柵極與源極間所需電荷量 QGD：柵極與漏極間所需電荷量 電荷量 Q=C*V 開關(guān)時(shí)間 t=Q/I 所以電荷量越大，所需開關(guān)時(shí)間t就越長(zhǎng)，開關(guān)損耗越大。以上為MOS的主要參數(shù)，當(dāng)然還有一些別的參數(shù)，例如開啟電壓 VGS(th），MOS體內(nèi)二極管的一些參數(shù)，漏電流等參數(shù)咱們將在后邊的 延伸篇中加以詳細(xì)解釋。后面介紹下MOSFET的封裝型式銳駿半導(dǎo)體MOSFET的常規(guī)封裝SOT-23-3銳駿半導(dǎo)體MOSFET的常