功率場效應(yīng)晶體管MOSFET

MOSFET的原意是MOS( Metal Oxide Semiconductor,金屬氧化物半導(dǎo)體) FET(FieldEffect Transistor,場效應(yīng)晶體管),即以金屬層(M)的柵極隔著氧化層(O),利用電場的效應(yīng)來控制半導(dǎo)體(S)的場效應(yīng)晶體管。

  功率場效應(yīng)晶體管也分為結(jié)型和絕緣柵型,但通常主要指絕緣柵型中的MOS型( Metal Oxide Semiconductor FET),簡稱功率MOSFET( Power MOSFET),結(jié)型功率場效應(yīng)晶體管一般稱作靜電感應(yīng)晶體管( Static Induction Transistor,縮寫為ST),其特點是用柵極電壓來控制漏極電流,驅(qū)動電路簡單,需要的驅(qū)動功率小,開關(guān)速度快,工作頻率高,熱穩(wěn)定性優(yōu)于GTR,電流容量小,耐壓低,一般只適用于功率不超過10kW的電力電子裝置,國際整流器公司( International Rectifier,縮寫為IR)把MOSFET用于高壓的器件歸納為第3?6?9代,其中包括3.5代,而用于低壓的則為第5?7?8代。

  功率MOSFET按導(dǎo)電溝道可分為P溝道和N溝道;按柵極電壓幅值可分為耗盡型(當(dāng)冊極電壓為零時漏?源極之間就存在導(dǎo)電溝道)和增強(qiáng)型(對于N(P)溝道器件,柵極電壓大于或小于零時才存在導(dǎo)電溝道,功率MOSFET主要是N溝道增強(qiáng)型)。

電源適配器功率MOSFET的結(jié)構(gòu)

功率MOSFET的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和電氣符號如圖2-1所示,其導(dǎo)通時只有一種極性的載流子(多子)參與導(dǎo)電,是單極型品體管,導(dǎo)電機(jī)理與小功率Mos管相同,但結(jié)構(gòu)上有較大區(qū)別小功率Ms管是橫向?qū)щ娖骷?功率MOSFET大都采用垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu),又稱為VMOSFET（Vertical MOSFET），大大提高了MOSFET器件的耐壓和耐電流能力。

按垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的差異，又分為利用V型槽實現(xiàn)垂直導(dǎo)電的VVMOSFET和具有垂直導(dǎo)電雙擴(kuò)散MOS結(jié)構(gòu)的VDMOSFET（Vertical Double－diffused MOSFET）。本節(jié)主要介紹VDMOS器件的工作原理和工作特性。

功率MOSFET為多元集成結(jié)構(gòu),如:國際整流器公司的HEXFET采用了六邊形單元;西門子公司( Siemens)的SIPMOSFET采用了正方形單元:摩托羅拉公司(Motorola)的TMOS采用了矩形單元按“品“字形排列。

電源適配器功率MOSFET的工作原理

截止:漏源極間加正電源適配器,柵源極間電壓為零,P基區(qū)與N漂移區(qū)之間形成的PN結(jié)J反偏,漏源極之間無電流流過。

導(dǎo)電:在柵源極間加正電壓ULa,極是絕緣的,所以不會有柵極電流流過,但極的正電電子吸引到極下面的P區(qū)表面會將其下面P區(qū)中的空穴推開,而將P區(qū)中的少子一一電子吸引到柵極下面的P區(qū)表面。

當(dāng)Ugs大于Ut（開啟電壓或閾值電壓）時，棚極下面P區(qū)表面的電子濃度將超過空穴濃度，使P型半導(dǎo)體反型成N型而成為反型層，該反型層形成N溝道而使PN結(jié)J１消失，漏極和源極導(dǎo)電。