功率MOSFET场效应管的特点

功率MOS场效应晶体管全称为金属-氧化物-半导体场效应晶体管(PowerMetal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)，简称功率MOSFET，它是一种电压控制器件。根据载流子的性质，MOSFET可分为N沟道和P沟道两种类型，图形符号如图所示。根据导电结构，MOSFET有垂直导电结构与横向导电结构，而功率MOSFET几乎都是由垂直导电结构组成的，这种晶体管称为VMOSFET。

 

 

(a)N沟道类型：(b)P沟道类型

图 功率MOSFET的图形符号

VMOSFET的主要特点：

(1)开关速度非常快。VMOSFET为多数载流子器件，不存在存贮效应，故开关速度快，其一般低压器件开关时间为10ns数量级，高压器件为100ns数量级，适扩合于做高频功率开关。

(2)高输入阻抗和低电平驱动。VM0S器件输入阻抗通常10(7)Ω以上，直流驱动电流为0.1μA数量级，故只要逻辑幅值超过VM0S的阈值电压(3.5～4V)，则可由CM0S和LSTTL及标准TTL等器件直接驱动，驱动电路简单。

(3)安全工作区宽。VM0S器件无二次击穿，安全工作区由器件的峰值电流、击穿电压的额定值和功率容量来决定，故工作安全，可靠性高。

(4)热稳定性高。VMOS器件的最小导通电压由导通电阻决定，其低压器件的导通电阻很小，但且随着漏极-源极间电压的增大而增加，即漏极电流有负的温度系数，使管耗随温度的变化得到一定的自补偿。

(5)易于并联使用。VM0S器件可简单并联，以增加其电流容量，而双极型器件并联使用需增设均流电阻、内部网络匹配及其他额外的保护装置。

(6)跨导高度线性。VM0S器件是一种短沟道器件，当UGS上升到一定值后，跨导基本为一恒定值，这就使其作为线性器件使用时，非线性失真大为减小。

(7)管内存在漏源二极管。VM0S器件内部漏极-源极之间寄生一个反向的漏源二极管，其正向开关时间小于10ns，和快速恢复二极管类似也有一个100ns数量级的反向恢复时间。该二极管在实际电路中可起钳位和消振作用。

(8)注意防静电破坏。尽管VM0S器件有很大的输入电容，不像一般MOS器件那样对静电放电很敏感，但由于它的栅极-源极间最大额定电压约为±20V，远低于100～2500V的静电电压，因此，要注意采取防静电措施，即运输时器件应放于抗静电包装或导电的泡沫塑料中;拿取器件时要戴接地手镯，最好在防静电工作台上操作;焊接要用接地电烙铁;在栅极-源极间应接一只电阻使其保持低阻抗，必要时并联稳压值为20V的稳压二极管加以保护。功率MOSFET与功率晶体管不同之处如下表所示。

 

 

高频工作的MOSFET已成为开关电源中的关键器件，目前MOSFET正以20%的年增长率高速增长。现在，市场上销售的开关电源产品里，采用双极型晶体管的开关电源的开关频率仅为30～3000kHz，采用功率MOSFET的开关频率可达到500kHz左右。