功率mosfet(powermosfet)的(功率场效应管mosfet有哪些)

1.功率场效应管mosfet有哪些

功率场效应管开关电路图：

向左转|向右转

场效应管导通时，漏沟道电阻有几千MΩ。所以，场效应客可以构成比较理想的低频开关。场效应管的极间电容不利于高频信号的隔离，从而增大了响应时间，限制了最高工作频率。

功率MOS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。

2.什么是VMOS管、DMOS管、TMOS管

什么是 MOSFET “MOSFET” 是英文 MetalOxide Semicoductor Field Effect Transistor 的缩写，译成中文是 “ 金属氧化物半导体场效应管 ” 。

它是由金属、氧化物 （SiO2 或 SiN） 及半导体三种材料制成的器件。 所谓功率 MOSFET(Power MOSFET) 是指它能输出较大的工作电流 （ 几安到几十安 ） ，用于功率输出级的器件。

MOSFET 的结构 图 1 是典型平面 N 沟道增强型 MOSFET 的剖面图。它用一块 P 型硅半导体材料作衬底 （ 图 la） ，在其面上扩散了两个 N 型区 （ 图 lb） ，再在上面覆盖一层二氧化硅 （SiQ2） 绝缘层 （ 图 lc） ，最后在 N 区上方用腐蚀的方法做成两个孔，用金属化的方法分别在绝缘层上及两个孔内做成三个电极： G（ 栅极 ） 、S（ 源极 ） 及 D（ 漏极 ） ，如图 1d 所示。

从图 1 中可以看出栅极 G 与漏极 D 及源极 S 是绝缘的， D 与 S 之间有两个 PN 结。一般情况下，衬底与源极在内部连接在一起。

图 1 是 N 沟道增强型 MOSFET 的基本结构图。为了改善某些参数的特性，如提高工作电流、提高工作电压、降低导通电阻、提高开关特性等有不同的结构及工艺，构成所谓 VMOS 、DMOS 、TMOS 等结构。

图 2 是一种 N 沟道增强型功率 MOSFET 的结构图。虽然有不同的结构，但其工作原理是相同的，这里就不一一介绍了。

请看：都是MOS管，只是工艺和参数不同。 。

3.如何正确掌握选择MOSFET的技巧

MOSFET有两大类型：N沟道和P沟道。在功率系统中，MOSFET可被看成电气开关。当在N沟道MOSFET的栅极和源极间加上正电压时，其开关导通。导通时，电流可经开关从漏极流向源极。漏极和源极之间存在一个内阻，称为导通电阻RDS(ON)。必须清楚MOSFET的栅极是个高阻抗端，因此，总是要在栅极加上一个电压。如果栅极为悬空，器件将不能按设计意图工作，并可能在不恰当的时刻导通或关闭，导致系统产生潜在的功率损耗。当源极和栅极间的电压为零时，开关关闭，而电流停止通过器件。虽然这时器件已经关闭，但仍然有微小电流存在，这称之为漏电流，即IDSS。

第一步：选用N沟道还是P沟道

为设计选择正确器件的第一步是决定采用N沟道还是P沟道MOSFET。在典型的功率应用中，当一个MOSFET接地，而负载连接到干线电压上时，该MOSFET就构成了低压侧开关。在低压侧开关中，应采用N沟道MOSFET，这是出于对关闭或导通器件所需电压的考虑。当MOSFET连接到总线及负载接地时，就要用高压侧开关。通常会在这个拓扑中采用P沟道MOSFET，这也是出于对电压驱动的考虑。要选择适合应用的器件，必须确定驱动器件所需的电压，以及在设计中最简易执行的方法。下一步是确定所需的额定电压，或者器件所能承受的最大电压。额定电压越大，器件的成本就越高。根据实践经验，额定电压应当大于干线电压或总线电压。这样才能提供足够的保护，使MOSFET不会失效。就选择MOSFET而言，必须确定漏极至源极间可能承受的最大电压，即最大VDS。知道MOSFET能承受的最大电压会随温度而变化这点十分重要。设计人员必须在整个工作温度范围内测试电压的变化范围。额定电压必须有足够的余量覆盖这个变化范围，确保电路不会失效。设计工程师需要考虑的其他安全因素包括由开关电子设备（如电机或变压器）诱发的电压瞬变。不同应用的额定电压也有所不同；通常，便携式设备为20V、FPGA电源为20~30V、85~220VAC应用为450~600V。

第二步：确定额定电流

第二步是选择MOSFET的额定电流。视电路结构而定，该额定电流应是负载在所有情况下能够承受的最大电流。与电压的情况相似，设计人员必须确保所选的MOSFET能承受这个额定电流，即使在系统产生尖峰电流时。两个考虑的电流情况是连续模式和脉冲尖峰。在连续导通模式下，MOSFET处于稳态，此时电流连续通过器件。脉冲尖峰是指有大量电涌（或尖峰电流）流过器件。一旦确定了这些条件下的最大电流，只需直接选择能承受这个最大电流的器件便可。选好额定电流后，还必须计算导通损耗。在实际情况下，MOSFET并不是理想的器件，因为在导电过程中会有电能损耗，这称之为导通损耗。MOSFET在“导通”时就像一个可变电阻，由器件的RDS(ON)所确定，并随温度而显著变化。器件的功率耗损可由Iload2*RDS(ON)计算，由于导通电阻随温度变化，因此功率耗损也会随之按比例变化。对MOSFET施加的电压VGS越高，RDS(ON)就会越小；反之RDS(ON)就会越高。对系统设计人员来说，这就是取决于系统电压而需要折中权衡的地方。对便携式设计来说，采用较低的电压比较容易（较为普遍），而对于工业设计，可采用较高的电压。注意RDS(ON)电阻会随着电流轻微上升。关于RDS(ON)电阻的各种电气参数变化可在制造商提供的技术资料表中查到。 技术对器件的特性有着重大影响，因为有些技术在提高最大VDS时往往会使RDS(ON)增大。对于这样的技术，如果打算降低VDS和RDS(ON)，那么就得增加晶片尺寸，从而增加与之配套的封装尺寸及相关的开发成本。业界现有好几种试图控制晶片尺寸增加的技术，其中最主要的是沟道和电荷平衡技术。在沟道技术中，晶片中嵌入了一个深沟，通常是为低电压预留的，用于降低导通电阻RDS(ON)。为了减少最大VDS对RDS(ON)的影响，开发过程中采用了外延生长柱/蚀刻柱工艺。例如，飞兆半导体开发了称为SuperFET的技术，针对RDS(ON)的降低而增加了额外的制造步骤。这种对RDS(ON)的关注十分重要，因为当标准MOSFET的击穿电压升高时，RDS(ON)会随之呈指数级增加，并且导致晶片尺寸增大。

4.常用的电力MOSFET有哪些

功率MOSFET可分为N沟道和P沟道两种类型，目前使用最多的是N沟道增强型MOSFET。

由于功率MOSFET的特殊结构，其具有极高的输入阻抗，再静电较强的场合难以泄放电荷，易引起静电击穿。所以在运输，存放，焊接，测试一定要采取必要的保护措施。

实际应用中常对功率MOSFET的栅极过电压与漏源极过电压进行保护，如RC吸收浪涌电压，在感性负载上并联二极管VD。MOSFET的过电流保护由电流互感器CT检测过电流，从而切断MOSFET的栅极信号，也可用电阻或霍尔元件替代CT。

功率MOSFET适用于并联运行，并联时应注意以下几个方面。

1/并联功率MOSFET的各栅极分别用电阻分开，栅极电路的输出电阻应小于串入电阻值

2/在每个栅极引线上设置铁氧体磁环，即在导线上套一小磁环形成有损耗阻尼环节

3/必要时在每个器件的漏栅之间接入几百PF的小电容以改变耦合电压的相位关系

4/在源极接入适当的电感

5/精心布局，使器件尽量做到完美对称，连线尽量相等，并且尽量减短加粗，尽可能用多股绞线