高壓MOSFET原理與性能分析:在功率半導(dǎo)體器件中,MOSFET以高速、低開(kāi)關(guān)損耗、低驅(qū)動(dòng)損耗在各種功率變換,特別是高頻功率變換中起著重要作用。在低壓領(lǐng)域,MOSFET沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手,但隨著MOS的耐壓提高,導(dǎo)通電阻隨之以2.4-2.6次方增長(zhǎng),其增長(zhǎng)速度使MOSFET制造者和應(yīng)用者不得不以數(shù)十倍的幅度降低額定電流,以 折中額定電流、導(dǎo)通電阻和成本之間的矛盾。即便如此,高壓MOSFET在額定結(jié)溫下的導(dǎo)通電阻產(chǎn)生的導(dǎo)通壓降仍居高不下,耐壓500V以上的MOSFET 的額定結(jié)溫、額定電流條件下的導(dǎo)通電壓很高,耐壓800V以上的導(dǎo)通電壓高得驚人,導(dǎo)通損耗占MOSFET總損耗的2/3-4/5,使應(yīng)用受到極大限制。MOSFET在概念上屬于“絕緣柵極場(chǎng)效晶體管”。杭州DUAL P-CHANNELMOSFET開(kāi)關(guān)管
內(nèi)建橫向電場(chǎng)MOSFET的主要特性:(1)導(dǎo)通電阻的降低:INFINEON的內(nèi)建橫向電場(chǎng)的MOSFET,耐壓600V和800V,與常規(guī)MOSFET器件相比,相同的管芯面積,導(dǎo)通電阻分別下 降到常規(guī)MOSFET的1/5, 1/10;相同的額定電流,導(dǎo)通電阻分別下降到1/2和約1/3。在額定結(jié)溫、額定電流條件下,導(dǎo)通電壓分別從12.6V,19.1V下降到 6.07V,7.5V;導(dǎo)通損耗下降到常規(guī)MOSFET的1/2和1/3。由于導(dǎo)通損耗的降低,發(fā)熱減少,器件相對(duì)較涼,故稱COOLMOS。(2)封裝的減小和熱阻的降低,相同額定電流的COOLMOS的管芯較常規(guī)MOSFET減小到1/3和1/4,使封裝減小兩個(gè)管殼規(guī)格。由于COOLMOS管芯厚度單為常規(guī)MOSFET的1/3,使TO-220封裝RTHJC從常規(guī)1℃/W降到0.6℃/W;額定功率從125W上升到208W,使管芯散熱能力提高。西安高壓P管MOSFET廠家Power MOSFET全稱功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
從名字表面的角度來(lái)看MOSFET的命名,事實(shí)上會(huì)讓人得到錯(cuò)誤的印象。因?yàn)镸OSFET里表示“metal”的第1個(gè)字母M在當(dāng)下大部分同類的元件里是不存在的。早期MOSFET的柵極(gate electrode)使用金屬作為其材料,但隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步,隨后MOSFET柵極使用多晶硅取代了金屬。MOSFET在概念上屬于“絕緣柵極場(chǎng)效晶體管”(Insulated-Gate Field Effect Transistor,IGFET),而IGFET的柵極絕緣層有可能是其他物質(zhì)而非MOSFET使用的氧化層。有些人在提到擁有多晶硅柵極的場(chǎng)效晶體管元件時(shí)比較喜歡用IGFET,但是這些IGFET多半指的是MOSFET。
DMOSDMOS是雙重?cái)U(kuò)散MOSFET(double-DiffusedMOSFET)的縮寫(xiě),它主要用于高壓,屬于高壓MOS管范疇。以MOSFET實(shí)現(xiàn)模擬開(kāi)關(guān)MOSFET在導(dǎo)通時(shí)的通道電阻低,而截止時(shí)的電阻近乎無(wú)限大,所以適合作為模擬信號(hào)的開(kāi)關(guān)(信號(hào)的能量不會(huì)因?yàn)殚_(kāi)關(guān)的電阻而損失太多)。MOSFET作為開(kāi)關(guān)時(shí),其源極與漏極的分別和其他的應(yīng)用是不太相同的,因?yàn)樾盘?hào)可以從MOSFET柵極以外的任一端進(jìn)出。對(duì)NMOS開(kāi)關(guān)而言,電壓 負(fù)的一端就是源極,PMOS則正好相反,電壓 正的一端是源極。MOSFET開(kāi)關(guān)能傳輸?shù)男盘?hào)會(huì)受到其柵極—源極、柵極—漏極,以及漏極到源極的電壓限制,如果超過(guò)了電壓的上限可能會(huì)導(dǎo)致MOSFET燒毀。MOSFET的尺寸變小意味著柵極面積減少。
選擇正確的MOSFET的方式:計(jì)算導(dǎo)通損耗,MOSFET器件的功率耗損可由Iload2×RDS(ON)計(jì)算,由于導(dǎo)通電阻隨溫度變化,因此功率耗損也會(huì)隨之按比例變化。對(duì)便攜式設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō),采用較低的電壓比較容易 (較為普遍),而對(duì)于工業(yè)設(shè)計(jì),可采用較高的電壓。注意RDS(ON)電阻會(huì)隨著電流輕微上升。計(jì)算系統(tǒng)的散熱要求,設(shè)計(jì)人員必須考慮兩種不同的情況,即壞情況和真實(shí)情況。建議采用針對(duì)壞情況的計(jì)算結(jié)果,因?yàn)檫@ 個(gè)結(jié)果提供更大的安全余量,能確保系統(tǒng)不會(huì)失效。在MOSFET的資料表上還有一些需要注意的測(cè)量數(shù)據(jù);比如封裝器件的半導(dǎo)體結(jié)與環(huán)境之間的熱阻,以及大的結(jié)溫。開(kāi)關(guān)損耗其實(shí)也是一個(gè)很重要的指標(biāo)。導(dǎo)通瞬間的電壓電流乘積相當(dāng)大,一定程度上決定了器件的開(kāi)關(guān)性能。不過(guò),如果系統(tǒng)對(duì)開(kāi)關(guān)性能要求比較高,可以選擇柵極電荷QG比較小的功率MOSFET。過(guò)去數(shù)十年來(lái),MOSFET的尺寸不斷地變小。太倉(cāng)高壓P管MOSFET晶體管
MOSFET里的氧化層位于其通道上方。杭州DUAL P-CHANNELMOSFET開(kāi)關(guān)管
常見(jiàn)的MOSFET技術(shù):雙柵極MOSFET,雙柵極(dual-gate)MOSFET通常用在射頻(Radio Frequency,RF)集成電路中,這種MOSFET的兩個(gè)柵極都可以控制電流大小。在射頻電路的應(yīng)用上,雙柵極MOSFET的第二個(gè)柵極大多數(shù)用來(lái)做增益、混頻器或是頻率轉(zhuǎn)換的控制。耗盡型MOSFET,一般而言,耗盡型(depletion mode)MOSFET比前述的增強(qiáng)型(enhancement mode)MOSFET少見(jiàn)。耗盡型MOSFET在制造過(guò)程中改變摻雜到通道的雜質(zhì)濃度,使得這種MOSFET的柵極就算沒(méi)有加電壓,通道仍然存在。如果想要關(guān)閉通道,則必須在柵極施加負(fù)電壓。耗盡型MOSFET的應(yīng)用是在“常閉型”(normally-off)的開(kāi)關(guān),而相對(duì)的,加強(qiáng)式MOSFET則用在“常開(kāi)型”(normally-on)的開(kāi)關(guān)上。杭州DUAL P-CHANNELMOSFET開(kāi)關(guān)管
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