MOSFET oorsig

Krag MOSFET word ook verdeel in aansluiting tipe en geïsoleerde hek tipe, maar verwys gewoonlik hoofsaaklik na die geïsoleerde hek tipe MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET), waarna verwys word as drywing MOSFET (Power MOSFET). Junction tipe kragveld effek transistor word algemeen genoem elektrostatiese induksie transistor (Static Induction Transistor - SIT). Dit word gekenmerk deur die hekspanning om die dreinstroom te beheer, dryfkring is eenvoudig, benodig min dryfkrag, vinnige skakelspoed, hoë bedryfsfrekwensie, termiese stabiliteit is beter as dieGTR, maar sy huidige kapasiteit is klein, lae spanning, oor die algemeen slegs van toepassing op krag nie meer as 10kW van krag elektroniese toestelle.

 

1. Krag MOSFET struktuur en bedryfsbeginsel

Krag MOSFET tipes: volgens die geleidende kanaal kan verdeel word in P-kanaal en N-kanaal. Volgens die hek spanning amplitude kan verdeel word in; tipe uitputting; wanneer die hek spanning nul is wanneer die drein-bron paal tussen die bestaan ​​van 'n geleidende kanaal, versterk; vir N (P) kanaal toestel, die hek spanning is groter as (minder as) nul voor die bestaan ​​van 'n geleidende kanaal, die drywing MOSFET is hoofsaaklik N-kanaal verbeter.

 

1.1 KragMOSFETstruktuur　　

Krag MOSFET interne struktuur en elektriese simbole; sy geleiding slegs een polariteit draers (polys) betrokke by die geleidende, is 'n unipolêre transistor. Geleidingsmeganisme is dieselfde as die lae-krag MOSFET, maar die struktuur het 'n groot verskil, die lae-krag MOSFET is 'n horisontale geleidende toestel, die krag MOSFET meeste van die vertikale geleidende struktuur, ook bekend as die VMOSFET (Vertikale MOSFET) , wat die MOSFET-toestelspanning en stroomweerstandvermoë aansienlik verbeter.

 

Volgens die verskille in die vertikale geleidende struktuur, maar ook verdeel in die gebruik van V-vormige groef vertikale geleidingsvermoë van die VVMOSFET te bereik en het 'n vertikale geleidende dubbel-diffusie MOSFET struktuur van die VDMOSFET (Vertical Double-diffused)MOSFET), word hierdie vraestel hoofsaaklik bespreek as 'n voorbeeld van VDMOS-toestelle.

 

Krag MOSFET's vir veelvuldige geïntegreerde struktuur, soos Internasionale gelykrigter (Internasionale gelykrigter) HEXFET wat 'n seskantige eenheid gebruik; Siemens (Siemens) SIPMOSFET wat 'n vierkantige eenheid gebruik; Motorola (Motorola) TMOS met behulp van 'n reghoekige eenheid deur die "Pin" vorm rangskikking.

 

1.2 Krag MOSFET beginsel van werking

Afsny: tussen die drein-bronpole plus positiewe kragtoevoer is die hek-bronpole tussen die spanning nul. p basisgebied en N-dryfgebied gevorm tussen die PN-aansluiting J1 omgekeerde voorspanning, geen stroomvloei tussen die drein-bronpole nie.

Geleidingsvermoë: Met 'n positiewe spanning UGS wat tussen die hek-bron-terminale toegepas word, is die hek geïsoleer, dus vloei geen hekstroom nie. Die positiewe spanning van die hek sal egter die gate in die P-streek daaronder wegstoot, en die oligone-elektrone in die P-streek aantrek na die oppervlak van die P-streek onder die hek wanneer die UGS groter is as die UT (aanskakelspanning of drempelspanning), die konsentrasie van elektrone op die oppervlak van die P-streek onder die hek sal meer wees as die konsentrasie van gate, sodat die P-tipe halfgeleier in 'n N-tipe omgekeer het en 'n omgekeerde laag, en die omgekeerde laag vorm 'n N-kanaal en laat die PN-aansluiting J1 verdwyn, dreineer en brongeleidend.

 

1.3 Basiese kenmerke van krag MOSFET's

1.3.1 Statiese kenmerke.

Die verhouding tussen die dreineerstroom ID en die spanning UGS tussen die hekbron word die oordragkenmerk van die MOSFET genoem, ID is groter, die verhouding tussen ID en UGS is ongeveer lineêr, en die helling van die kromme word gedefinieer as die transgeleiding Gfs .

 

Die dreineer-volt-ampere-eienskappe (uitsetkenmerke) van die MOSFET: afsnygebied (wat ooreenstem met die afsnygebied van die GTR); versadigingsgebied (wat ooreenstem met die versterkingsgebied van die GTR); nie-versadigingsgebied (wat ooreenstem met die versadigingsgebied van die GTR). Die krag MOSFET werk in die skakeltoestand, dit wil sê dit skakel heen en weer tussen die afsnygebied en die nie-versadigingsgebied. Die krag MOSFET het 'n parasitiese diode tussen die drein-bron-terminale, en die toestel gelei wanneer 'n omgekeerde spanning tussen die drein-bron-terminale toegepas word. Die aan-toestand weerstand van die krag MOSFET het 'n positiewe temperatuur koëffisiënt, wat gunstig is om die stroom gelyk te maak wanneer die toestelle in parallel gekoppel is.

 

1.3.2 Dinamiese karakterisering;

sy toetskring en skakelprosesgolfvorms.

Die aanskakelproses; aanskakelvertragingstyd td(aan) - die tydperk tussen die oomblik van vooraf en die oomblik wanneer uGS = UT en iD begin verskyn; stygtyd tr- die tydperk wanneer uGS styg van uT na die hekspanning UGSP waarteen die MOSFET die nie-versadigde gebied binnegaan; die bestendige toestand waarde van iD word bepaal deur die drein toevoer spanning, UE, en die drein Die grootte van UGSP is verwant aan die bestendige toestand waarde van iD. Nadat UGS UGSP bereik het, gaan dit voort om te styg onder die aksie van tot totdat dit bestendige toestand bereik, maar iD is onveranderd. Aanskakeltyd ton - Som van aanskakelvertragingstyd en stygtyd.

 

Af-vertragingstyd td(af) -Die tydperk wanneer iD vanaf die tyd af na nul begin afneem na nul, Cin word deur Rs en RG ontslaan, en uGS val na UGSP volgens 'n eksponensiële kurwe.

 

Dalende tyd tf- Die tydperk vanaf wanneer uGS aanhou daal vanaf UGSP en iD afneem totdat die kanaal by uGS < UT verdwyn en ID na nul daal. Afskakeltyd tooff- Die som van die afskakelvertragingstyd en die valtyd.

 

1.3.3 MOSFET-skakelspoed.

MOSFET skakelspoed en Cin laai en ontlaai het 'n goeie verhouding, die gebruiker kan nie Cin verminder nie, maar kan die dryfkring interne weerstand Rs verminder om die tydkonstante te verminder, om die skakelspoed te versnel, MOSFET maak slegs staat op die polytroniese geleidingsvermoë, daar is geen oligotroniese stoor effek nie, en dus is die afskakelproses baie vinnig, die skakeltyd van 10-100ns, die bedryfsfrekwensie kan tot 100kHz of meer wees, is die hoogste van die hoofkrag elektroniese toestelle.

 

Veldbeheerde toestelle benodig byna geen insetstroom in rus nie. Tydens die skakelproses moet die insetkapasitor egter gelaai en ontlaai word, wat steeds 'n sekere hoeveelheid dryfkrag benodig. Hoe hoër die skakelfrekwensie, hoe groter word die dryfkrag benodig.

 

1.4 Dinamiese prestasieverbetering

Benewens die toestel aansoek om die toestel spanning, stroom, frekwensie te oorweeg, maar ook moet bemeester in die toepassing van hoe om die toestel te beskerm, nie die toestel te maak in die verbygaande veranderinge in die skade. Natuurlik is die tiristor 'n kombinasie van twee bipolêre transistors, tesame met 'n groot kapasitansie as gevolg van die groot area, so sy dv/dt-vermoë is meer kwesbaar. Vir di/dt het dit ook 'n uitgebreide geleidingsgebied probleem, so dit stel ook nogal ernstige beperkings.

Die geval van die krag MOSFET is heel anders. Die dv/dt- en di/dt-vermoë daarvan word dikwels in terme van vermoë per nanosekonde (eerder as per mikrosekonde) beraam. Maar ten spyte hiervan het dit dinamiese prestasiebeperkings. Dit kan verstaan ​​word in terme van die basiese struktuur van 'n krag MOSFET.

 

Die struktuur van 'n drywing MOSFET en sy ooreenstemmende ekwivalente stroombaan. Benewens die kapasitansie in byna elke deel van die toestel, moet in ag geneem word dat die MOSFET 'n diode het wat in parallel gekoppel is. Uit 'n sekere oogpunt is daar ook 'n parasitiese transistor. (Net soos 'n IGBT ook 'n parasitiese tiristor het). Dit is belangrike faktore in die studie van die dinamiese gedrag van MOSFET's.

 

Eerstens het die intrinsieke diode wat aan die MOSFET-struktuur geheg is, 'n mate van stortvloedvermoë. Dit word gewoonlik uitgedruk in terme van enkelstortingsvermoë en herhalende stortvloedvermoë. Wanneer die omgekeerde di/dt groot is, word die diode aan 'n baie vinnige pulspiek onderwerp, wat die potensiaal het om die stortvloedgebied binne te gaan en moontlik die toestel te beskadig sodra sy stortvloedvermoë oorskry word. Soos met enige PN-aansluitingsdiode, is dit redelik kompleks om die dinamiese eienskappe daarvan te ondersoek. Hulle verskil baie van die eenvoudige konsep van 'n PN-aansluiting wat in die voorwaartse rigting gelei en in die omgekeerde rigting blokkeer. Wanneer die stroom vinnig daal, verloor die diode sy omgekeerde blokkeervermoë vir 'n tydperk wat bekend staan ​​as die omgekeerde hersteltyd. daar is ook 'n tydperk wanneer die PN-aansluiting vinnig moet gelei en nie 'n baie lae weerstand toon nie. Sodra daar voorwaartse inspuiting in die diode in 'n krag MOSFET is, dra die minderheidsdraers wat ingespuit word ook by tot die kompleksiteit van die MOSFET as 'n multitroniese toestel.

 

Verbygaande toestande is nou verwant aan lyntoestande, en hierdie aspek moet voldoende aandag gegee word in die toediening. Dit is belangrik om 'n diepgaande kennis van die toestel te hê om die begrip en ontleding van die ooreenstemmende probleme te vergemaklik.