MOSFET oversikt

Power MOSFET er også delt inn i koblingstype og isolert porttype, men refererer vanligvis hovedsakelig til den isolerte porttypen MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET), referert til som power MOSFET (Power MOSFET). Koblingstype kraftfelteffekttransistor kalles generelt elektrostatisk induksjonstransistor (Static Induction Transistor - SIT). Den er preget av portspenningen for å kontrollere dreneringsstrømmen, drivkretsen er enkel, krever lite drivkraft, rask byttehastighet, høy driftsfrekvens, termisk stabilitet er bedre ennGTR, men dens nåværende kapasitet er liten, lav spenning, gjelder vanligvis bare for strøm ikke mer enn 10kW av elektriske enheter.

1. Power MOSFET struktur og driftsprinsipp

Power MOSFET-typer: i henhold til den ledende kanalen kan deles inn i P-kanal og N-kanal. I henhold til portspenningsamplituden kan deles inn i; uttømming type; når gate spenningen er null når drain-source polen mellom eksistensen av en ledende kanal, forbedret; for N (P)-kanalanordning, er gatespenningen større enn (mindre enn) null før eksistensen av en ledende kanal, er effekt-MOSFET hovedsakelig N-kanal forbedret.

1.1 StrømMOSFETstruktur　　

Power MOSFET intern struktur og elektriske symboler; dens ledning bare én polaritet bærere (polys) involvert i den ledende, er en unipolar transistor. Ledende mekanisme er den samme som laveffekt MOSFET, men strukturen har en stor forskjell, laveffekt MOSFET er en horisontal ledende enhet, kraft MOSFET mesteparten av den vertikale ledende strukturen, også kjent som VMOSFET (Vertical MOSFET) , som i stor grad forbedrer MOSFET-enhetens spennings- og strømmotstandsevne.

I henhold til forskjellene i den vertikale ledende strukturen, men også delt inn i bruken av V-formet spor for å oppnå vertikal ledningsevne til VVMOSFET og har en vertikal ledende dobbelt-diffusert MOSFET-struktur av VDMOSFET (Vertical Double-diffusedMOSFET), er denne artikkelen hovedsakelig diskutert som et eksempel på VDMOS-enheter.

Strøm MOSFET-er for flere integrerte strukturer, for eksempel International Rectifier (International Rectifier) ​​HEXFET som bruker en sekskantet enhet; Siemens (Siemens) SIPMOSFET bruker en firkantet enhet; Motorola (Motorola) TMOS bruker en rektangulær enhet med "Pin"-form.

1.2 Power MOSFET prinsipp for drift

Cut-off: mellom drain-source-polene pluss positiv strømforsyning, er gate-source-polene mellom spenningen null. p baseregion og N driftregion dannet mellom PN-krysset J1 revers bias, ingen strøm flyter mellom drain-source-polene.

Konduktivitet: Med en positiv spenning UGS påført mellom gate-source-terminalene, er porten isolert, slik at ingen portstrøm flyter. Imidlertid vil den positive spenningen til porten skyve bort hullene i P-regionen under den, og tiltrekke oligon-elektronene i P-regionen til overflaten av P-regionen under porten når UGS er større enn UT (tennspenning eller terskelspenning), konsentrasjonen av elektroner på overflaten av P-regionen under porten vil være mer enn konsentrasjonen av hull, slik at halvlederen av P-type invertert til en N-type og bli et invertert lag, og det inverterte laget danner en N-kanal og gjør at PN-krysset J1 forsvinner, dreneres og kilden er ledende.

1.3 Grunnleggende egenskaper for Power MOSFET-er

1.3.1 Statiske egenskaper.

Forholdet mellom avløpsstrømmen ID og spenningen UGS mellom gatekilden kalles overføringskarakteristikken til MOSFET, ID er større, forholdet mellom ID og UGS er tilnærmet lineært, og stigningstallet på kurven er definert som transkonduktansen Gfs .

Drain-volt-ampere-karakteristikkene (utgangskarakteristikk) til MOSFET: cutoff-region (tilsvarer cutoff-regionen til GTR); metningsregion (tilsvarende amplifikasjonsregionen til GTR); ikke-metningsregion (tilsvarer metningsregionen til GTR). Strøm-MOSFET-en opererer i svitsjetilstanden, dvs. den bytter frem og tilbake mellom avskjæringsområdet og ikke-metningsområdet. Strøm-MOSFET har en parasittisk diode mellom drain-source-terminalene, og enheten leder når en omvendt spenning påføres mellom drain-source-terminalene. Motstanden til strøm-MOSFET har en positiv temperaturkoeffisient, som er gunstig for utjevning av strømmen når enhetene er koblet parallelt.

1.3.2 Dynamisk karakterisering;

testkretsen og svitsjprosessens bølgeformer.

Turn-on prosessen; startforsinkelsestid td(on) - tidsperioden mellom øyeblikket på forhånd og øyeblikket da uGS = UT og iD begynner å vises; stigetid tr- tidsperioden når uGS stiger fra uT til portspenningen UGSP ved hvilken MOSFET går inn i det umettede området; steady state-verdien til iD bestemmes av drain-forsyningsspenningen, UE, og drain Størrelsen på UGSP er relatert til steady state-verdien til iD. Etter at UGS når UGSP, fortsetter den å stige under påvirkning av opp til den når stabil tilstand, men iD er uendret. Slå-på-tid tonn-Summen av oppstartsforsinkelse og stigetid.

Av-forsinkelsestid td(off) -Tidsperioden når iD begynner å synke til null fra tiden og opp faller til null, Cin utlades gjennom Rs og RG, og uGS faller til UGSP i henhold til en eksponentiell kurve.

Fallende tid tf- Tidsperioden fra uGS fortsetter å falle fra UGSP og iD synker til kanalen forsvinner ved uGS < UT og ID faller til null. Utkoblingstid toff- Summen av utkoblingsforsinkelsestiden og falltiden.

1.3.3 MOSFET-svitsjehastighet.

MOSFET-svitsjehastighet og Cin-lading og -utlading har et godt forhold, brukeren kan ikke redusere Cin, men kan redusere drivkretsens interne motstand Rs for å redusere tidskonstanten, for å øke hastigheten på byttehastigheten, MOSFET stoler bare på polytronisk ledningsevne, det er ingen oligotronisk lagringseffekt, og dermed er avstengningsprosessen veldig rask, koblingstiden på 10-100 ns, driftsfrekvensen kan være opptil 100 kHz eller mer, er den høyeste av de viktigste elektroniske enhetene.

Feltstyrte enheter krever nesten ingen inngangsstrøm i hvile. Men under bytteprosessen må inngangskondensatoren lades og utlades, noe som fortsatt krever en viss mengde drivkraft. Jo høyere svitsjefrekvens, desto større er drivkraften som kreves.

1.4 Dynamisk ytelsesforbedring

I tillegg til enheten programmet for å vurdere enheten spenning, strøm, frekvens, men også må mestre i søknaden om hvordan du beskytter enheten, for ikke å gjøre enheten i forbigående endringer i skaden. Selvfølgelig er tyristoren en kombinasjon av to bipolare transistorer, kombinert med en stor kapasitans på grunn av det store området, så dv/dt-evnen er mer sårbar. For di/dt har den også et problem med utvidet ledningsområde, så det påfører også ganske alvorlige begrensninger.

Tilfellet med strøm-MOSFET er ganske annerledes. Dens dv/dt- og di/dt-kapasitet estimeres ofte i form av kapasitet per nanosekund (i stedet for per mikrosekund). Men til tross for dette har den dynamiske ytelsesbegrensninger. Disse kan forstås i form av den grunnleggende strukturen til en kraft MOSFET.

Strukturen til en kraft MOSFET og dens tilsvarende ekvivalente krets. I tillegg til kapasitansen i nesten alle deler av enheten, må det vurderes at MOSFET har en diode koblet parallelt. Fra et visst synspunkt er det også en parasittisk transistor. (Akkurat som en IGBT også har en parasittisk tyristor). Dette er viktige faktorer i studiet av den dynamiske oppførselen til MOSFET-er.

For det første har den iboende dioden festet til MOSFET-strukturen en viss skredkapasitet. Dette uttrykkes vanligvis i form av enkeltskredevne og repeterende snøskredevne. Når revers di/dt er stor, utsettes dioden for en veldig rask pulsspike, som har potensial til å komme inn i skredområdet og potensielt skade enheten når dens skredkapasitet er overskredet. Som med alle PN-kryssdioder, er det ganske komplekst å granske dens dynamiske egenskaper. De er veldig forskjellige fra det enkle konseptet med et PN-kryss som leder i foroverretningen og blokkerer i motsatt retning. Når strømmen faller raskt, mister dioden sin reversblokkeringsevne i en tidsperiode kjent som reverseringstiden. det er også en periode når PN-krysset er nødvendig for å lede raskt og ikke viser en veldig lav motstand. Så snart det er foroverinjeksjon i dioden i en strøm-MOSFET, øker minoritetsbærerne som injiseres også kompleksiteten til MOSFET som en multitronisk enhet.

Forbigående forhold er nært knyttet til linjeforhold, og dette aspektet bør vies tilstrekkelig oppmerksomhet i søknaden. Det er viktig å ha inngående kjennskap til enheten for å lette forståelsen og analysen av de tilsvarende problemene.