mosfet
mosfet工作原理

mosfet工作原理
MOSFET,即金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor),是一种常用的电子器件。
它是由金属-氧化物-半导体结构组成的,其中金属是用作电极,氧化物作为绝缘层,半导体用于控制电流的流动。
MOSFET的工作原理基于场效应。
场效应是指通过加电场来改变半导体导电性质的现象。
MOSFET有三个电极,即源极(Source)、漏极(Drain)和栅极(Gate)。
当栅极与源极之间的电压(称为栅源电压)低于临界电压时,MOSFET处于关态,导通电流较小;当栅源电压高于临界电压时,MOSFET 处于开态,导通电流较大。
在MOSFET中,栅源电压的变化会引起栅极下方的氧化层形成一个电荷层,这个电荷层的分布会改变半导体的导电性质。
当栅源电压低于临界电压时,电荷层形成,并且电流无法通过MOSFET。
而当栅源电压高于临界电压时,电荷层被抵消或者撤去,使得电流能够自由通过MOSFET。
在MOSFET中,通过栅极电压的变化,可以控制MOSFET的导通与关断,因此可用作开关或放大器。
与普通晶体管相比,MOSFET具有较低的输入电阻和较高的输入电容,同时功耗较低。
因此,MOSFET广泛应用于集成电路、功率放大器、信号处理器等领域。
MOSFET

MOS晶体管MOS晶体管的概念金属-氧化层-半导体-场效晶体管,简称金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET)是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管(field-effect transistor)。
MOSFET依照其“通道”的极性不同,可分为n-type与p-type的MOSFET,通常又称为NMOSFET与PMOSFET,其他简称尚包括NMOS FET、PMOS FET、nMOSFET、pMOSFET等。
这个名称前半部分说明了它的结构,后半部分说明了它的工作原理。
从纵向看,MOS晶体管是由栅电极、栅绝缘层和半导体衬底构成的一个三明治结构;从水平方向看,MOS晶体管由源区、沟道区和漏区3个区域构成,沟道区和硅衬底相通,也叫做MOS 晶体管的体区。
一个MOS晶体管有4个引出端:栅极、源极、漏极和体端即衬底。
由于栅极通过二氧化硅绝缘层和其他区域隔离,MOS晶体管又叫做绝缘场效应晶体管。
MOS晶体管还因为其温度稳定性好、集成化时工艺简单,而广泛用于大规模和超大规模集成电路中。
MOS管有N沟道和P沟道两类,但每一类又分为增强型和耗尽型两种,因此MOS管的四种类型为:N沟道增强型管、N沟道耗尽型管,P沟道增强型管和P沟道耗尽型管。
凡栅-源电压U GS为零时漏极电流也为零的管子均属于增强型管,凡栅-源电压U GS为零时漏极电流不为零的管子均属于耗尽型管。
MOS管构成的集成电路称为MOS集成电路,而P沟道增强型MOS管和N沟道增强型MOS管共同构成的互补型MOS集成电路即为CMOS-IC。
MOS器件基于表面感应的原理,是利用垂直的栅压V GS实现对水平I DS的控制。
它是多子(多数载流子)器件。
用跨导描述其放大能力。
MOSFET晶体管的截面图如图1所示在图中,S=Source,G=Gate,D=Drain。
功率mosfet工作原理

功率mosfet工作原理
MOSFET是一种金属-氧化物-半导体场效应管。
它由源极、漏极和栅极组成。
栅极可以通过控制栅极电压来改变MOSFET 的导通状态。
MOSFET工作原理基于栅极电压的变化。
当栅极电压低于阈值电压时,MOSFET将保持关闭状态,不会导通。
而当栅极电压高于阈值电压时,MOSFET进入导通状态,电流可以从源极流向漏极。
在导通状态下,MOSFET的电阻非常小,可以实现高功率传输。
此时,栅极电压的变化可以显著影响MOSFET的导通能力。
通过调节栅极电压的大小,可以实现对MOSFET的功率控制。
具体来说,当栅极电压高时,MOSFET的导通能力强。
而当栅极电压低时,MOSFET的导通能力弱。
因此,通过调整栅极电压的大小,可以调节MOSFET的导通状态和功率传输能力。
功率MOSFET通常用于电源开关、功率放大器和电力转换等应用中。
它们具有快速开关速度和低开关损耗的优势,适用于高效能耗的电路设计。
同时,功率MOSFET还具有较低的驱动电流要求和较小的控制电压范围,使得它们易于集成到电路中,且易于控制。
这些特性使功率MOSFET成为现代电子设备中广泛应用的关键组件之一。
各种MOSFET参数大全

各种MOSFET参数大全MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)是一种常见的半导体器件,具有广泛的应用领域。
下面是MOSFET的各种重要参数的详细解释。
1. Drain-Source电压(VDS):这是MOSFET管脚之间的电压差。
当VDS超过MOSFET的额定电压,会导致器件损坏。
2. Gate-Source电压(VGS):这是MOSFET的控制电压。
改变VGS可以控制MOSFET的导通和截止。
3. 阈值电压(Vth):这是MOSFET的开启电压。
当VGS超过阈值电压时,MOSFET开始导通。
4.静态漏极电流(IDSS):这是在VGS=0时,MOSFET的漏极电流。
它是关闭时的最大漏极电流。
5. on状态电阻(RDS(on)):这是MOSFET导通时的电阻。
较低的RDS(on)意味着更好的导通特性。
6.峰值漏极电流(IDP):这是MOSFET能够承受的最大漏极电流。
如果超过此电流,MOSFET可能会损坏。
7. 雅各比增益(gfs):这是MOSFET的小信号增益。
它决定了MOSFET的放大能力。
8. 输入电容(Ciss):这是MOSFET输入端的总电容。
较高的Ciss将导致较高的输入电容负载。
9. 输出电容(Coss):这是MOSFET输出端的总电容。
较高的Coss将导致较高的输出电容负载。
10.反向传导(GDS):这是MOSFET导通时的反向电导。
它表示了在反向电压下电荷从漏极到源极的流动。
11. 速度参数(gm):这是MOSFET的跨导。
它表示在VDS控制下的电流变化率。
12.破坏电压(BV):这是MOSFET能够承受的最大电压。
超过该电压可能会导致器件击穿和损坏。
13.空载损耗(Pd):这是MOSFET在导通状态下消耗的功率。
它取决于MOSFET的导通电阻和电流。
14.电压转移特性(VTC):这是描述MOSFET开启和关闭之间的关系的曲线。
它显示了在不同VGS情况下MOSFET的导通特性。
MOSFET参数详解

MOSFET参数详解1. 导通电阻(Rds(on)):是指当MOSFET处于导通状态时,从源极到漏极的导通电阻。
导通电阻越小,表示MOSFET在导通状态下有更好的导电能力,能够传输更大的电流,也能提供更低的功耗。
2. 泄漏电流(Igss):是指MOSFET在关闭状态下的漏电流。
泄漏电流应尽可能小,以确保在关闭状态下无功率损失。
3. 阈值电压(Vth):是指MOSFET开始导通的电压。
当控制电压超过阈值电压时,MOSFET开始导通。
阈值电压的选择取决于应用场景,一般情况下越低越好。
4. 最大漏源电压(Vdss):是指MOSFET能够承受的最大漏源电压。
超过这个电压,MOSFET可能会烧毁。
因此,在实际应用中,要确保工作电压在MOSFET的最大承受范围内。
5.最大漏源电流(Id):是指MOSFET能够承受的最大漏源电流。
超过这个电流,MOSFET可能会受损。
因此,在实际应用中,要确保工作电流在MOSFET的承受范围内。
6.开关速度:MOSFET的开关速度取决于导通和关断过程所需的时间。
开关速度的快慢直接关系到MOSFET的响应时间和效率。
较快的开关速度可以提高系统的性能。
7. 容量参数:包括输入电容(Ciss),输出电容(Coss)和反馈电容(Crss)。
这些参数影响MOSFET的高频响应和开关速度。
一般来说,输入电容越小越好,输出电容尽可能小,反馈电容尽可能大,以减少功耗和提高系统性能。
除了上述参数,还有一些其他参数也会对MOSFET的性能和应用产生影响,如温度系数、热阻、噪声系数等。
总的来说,了解和理解MOSFET的各个参数,可以帮助选取适合特定应用需求的器件,并设计出高性能的电路。
在应用过程中需根据实际需求权衡各个参数的优劣,并合理选择。
正确的理解和使用MOSFET参数,可以提高电路设计的效率和可靠性。
MOSFET

1 界面附近的固定正电荷 大致分布在近界面100埃的范围内,通常单位面积 上固定正电荷的数目约为1011~1012/cm2 ;不能进 行充放电。 固定正电荷起源于过量的硅正离子,或称氧空位。
• • • •
通过调节工艺条件来控制固定正电荷的多少。 氧化温度越低,固定正电荷密度越大。 在氮或氢中高温退火,可以降低固定正电荷密度。 对于不同晶向的硅单晶,SiO2中固定正电荷数目不同, (111)晶向固定正电荷密度最大,(110)晶向其次, (100)晶向最小。 2.Si-SiO2界面态 • 在硅和二氧化硅的交界处存在着界面态 • 界面态与真实表面的内表面态很相似,它们可以是施 主型的,也可以是受主型的。 • 其能级位置处于半导体的禁带中,几乎是连续分布的。
1.理想表面:表面的硅原子只与体内的硅原子形 成共价键,在表面无原子与之成键,形成“悬 挂键”。
• 价键的不完整性会形成一些可以容纳电子的能量状态, 即受主能级也可称为表面能级或表面态。 • 清洁表面的表面能级位置在半导体禁带中靠近价带顶 的地方。 • 是一系列靠得很近、接近于连续的能级。
• 实验表明,对于硅的清洁表面,当表面电中性 ( E ) 时 约比价带顶高0.3eV,表面能级密度约为1014~1015/ cm2。用不同方法获得的清洁表面具有略为不同的表面 费米能级。 2.真实表面:因在硅表面上覆盖了一层二氧化硅层,使 硅表面的悬挂键大部分被二氧化硅的氧原子所饱和, 表面态密度就大大降低,表面态密度约为1011~1013/ cm2。 二. 硅--二氧化硅界面结构 用热生长的方法或化学气相淀积的方法均可在硅表面 上生长一层厚度可以人为控制的二氧化硅层,这种氧化 层与体内硅之间形成的SiO2—Si界面成为区别于理想表面 及真实表面的第三种表面。
mosfet基本工作原理

mosfet基本工作原理
场效应晶体管(MOSFET)是一种常用的电力器件,其基本工作原理是利用电场控制电流流动。
MOSFET由三个电极构成:源极(S)、栅极(G)和漏极(D)。
当电压施加在源极和漏极之间时,漏极和源极之间形成了一个电流通道。
这个通道是由两个特别掺杂的半导体材料——N型半导体(漏极和源极之间的区域)和P型半导体(通道区域)组成的。
当没有电压应用到栅极时,通道处于关闭状态,电流无法从源极流向漏极。
这是因为P型半导体的空穴和N型半导体的电
子互相结合形成一个正负电荷的屏障,阻止电流通过。
然而,一旦栅极施加了一个正电压,栅极下面的绝缘层上的电荷会产生一个电场。
这个电场会吸引P型半导体中的正空穴
或N型半导体中的负电子来到通道区域,从而消除了原本的
正负电荷屏障。
通道打开,允许电流从源极流向漏极。
通道的导电性与栅极电压有关,电压越高,通道电阻越小,电流流动越畅通。
因此,通过调整栅极电压,可以精确控制MOSFET的导通和截止状态,从而实现对电流的精确控制。
总结来说,MOSFET的基本工作原理是通过电场效应控制电
流的流动。
通过施加不同的电压到栅极,可以调整通道的电阻,进而控制电流的大小和流动方向。
mosfet特点

mosfet特点MOSFET(金属-氧化物-半导体场效应晶体管)是一种重要的半导体器件,具有许多特点,下面将详细介绍。
1.极高的输入阻抗:MOSFET的输入阻抗非常高,通常可以达到数百兆欧姆。
这个特点使得MOSFET能够轻松地将输入信号转换成电流或电压输出,同时减少了外部电路对其性能的影响。
2.低功耗:MOSFET在工作时的功耗非常低。
当MOSFET处于开启状态时,几乎没有漏电流,因此不会产生额外的能量消耗。
这使得MOSFET成为高效能的功率放大器和开关器件。
3.快速的开关速度:由于MOSFET的结构特点,其开关速度非常快。
通过调整栅极电压,可以控制MOSFET的导通和截止,从而实现快速的开关。
这种特点使得MOSFET广泛应用于高频和高速的电路中。
4.高的工作温度范围:MOSFET可以在较高的温度下正常工作,通常可以达到150℃以上,甚至更高。
这使得MOSFET适用于一些需要在恶劣环境中工作的应用,如汽车电子、工业控制和军事设备等。
5.可靠性高:由于MOSFET没有机械运动部件,不易受到物理损耗和磨损的影响,因此具有较高的可靠性。
此外,MOSFET结构简单,不容易发生故障,且不易受到尘埃、湿气和震动等外界因素的干扰。
6.小型化:MOSFET器件尺寸小,体积小,重量轻。
这使得MOSFET非常适合用于大规模集成电路(LSI)和超大规模集成电路(VLSI)中,可以在一个芯片上集成大量的MOSFET,从而提高整体性能和密度。
7.低噪声:MOSFET内部没有机械振动和滑动接触等噪声源,因此噪声较小。
这使得MOSFET非常适合用于低噪声放大器和高灵敏度的电路中。
8.宽广的应用:MOSFET被广泛应用于各种电子设备和系统中。
例如,它可以用于功率放大器、开关电源、驱动电路、调制解调器、放大器、放大电路、模拟开关、温度传感器等。
总的来说,MOSFET具有很多优点,如高输入阻抗、低功耗、快速开关速度、高工作温度范围、高可靠性、小型化、低噪声和广泛的应用等。
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DMOSApplication NoteAN-D15 The following outline explains how to read and use SupertexMOSFET data sheets. The approach is simple and care hasbeen taken to avoid getting lost in a maze of technical jargon.The VN3205 data sheet was chosen as an example because ithas the largest choice of packages. The product nomenclatureshown applies only to Supertex proprietary products.Advanced DMOS TechnologyThis enhancement-mode (normally-off) DMOS FET transistorsutilize a vertical DMOS structure and Supertex’s well-provensilicon-gate manufacturing process. This combination producesdevices with the power handling capabilities of bipolar transistorsand with the high input impedance and negative temperaturecoefficient inherent in MOS devices. Characteristic of all MOSstructures, these devices are free from thermal runaway andthermally-induced secondary breakdown.Supertex vertical DMOS FETs are ideally suited to a wide rangeof switching and amplifying applications where high breakdownvoltage, high input impedance, low input capacitance, and fastswitching speed are desired.Maximum resistance from drain tosource when device is fully turned onDrain to source breakdown voltage& drain to gate breakdown voltageMinimum drain current whendevice is fully turned onUnderstanding MOSFET DataBV DSS/R DS(ON)I D(ON)BV DGS(max)(min)SOT-89TO-92Quad P-DIP DIE50V0.3Ω 3.0A VN3205N8VN3205N3VN3205N6VN3205NDOrder Number / PackageOrdering InformationThis section outlines main features of the productN-Channel Enhancement-ModeVertical DMOS FETsDevice StructureV:Vertical DMOS (discretes & quads)D:Vertical Depletion-Mode DMOSdiscretesT:Low threshold vertical DMOSdiscretesL:Lateral DMOS discretesType of Channel•N-Channel, or•P-ChannelDesignSupertex Family numberVN3205Drain-to-Source Breakdown Voltagedivided by 10.05:50V11/12/01Supertex Inc. does not recommend the use of its products in life support applications and will not knowingly sell its products for use in such applications unless it receives an adequate "products liabilityPackage Options•All Supertex devices can be stored and operated satisfactorily within these junction temperature (T J ) limits.•Appropriate derating factors from curves and change in parameters due to reduced/elevated temperatures have to be considered when temperature is not 25°C.•Operation at T J below maximum limit can enhance operating life.V GS•Most Supertex FETs are rated for ±20V•± voltage handling capability allows quick turn off by reversing bias.•External protection should be used when there is a possibility of exceeding this rating. Stress exceeding ±20V will result in gate insulation degradation and eventual failure.Maximum allowable temperature at leads while soldering,1.6mm away from case for 10 seconds.Absolute Maximum RatingsDrain-to Source Voltage BV DSS Drain-to-GateBV DGS Gate-to-Source Voltage±20VOperating and Storage Temperature -55°C to +150°CSoldering Temperature300°CRatings given in product summary.Extreme conditions a device can be subjected to electrically and thermally. Stress in excess of these ratings will usually cause permanent damage.Thermal CharacteristicsDevice characteristics affecting limits of heat produced and removed from device. Die size, R DS(ON) and packaging type are the main factors determining these thermal limitations.The following DC parameters are 100% tested with 300µS, 2% duty cycle pulsed at 25°C, BV DSS , V GS(TH), I DSS , I D(ON) & R DS(ON).•∆V GS(TH) and ∆R DS(ON) are guaranteed by design ie., when device is functional for other DC parameters, these two parameters will not deviate from published values.•Since a representative sample is adequate to assure consistency of specs, A.C.parameters are sample tested on a lot/batch basis.•High temperature testing on sample basis when requested with hi-rel processing.•Refer to section 3 “power MOS structures” for test circuits used for measurement.∆R DS(ON)•Positive temperature coefficient.•Enhances stability due to current sharing during parallel operation.R DS(ON)•Drain to source resistance measured when device is partially turned on at V GS = 4.5V, and fully turned on at V GS = 10V.•Designers should use maximum values for worst case condition.•When better turn on characteristics (ie., low R DS(ON)) is required for logic level inputs, Supertex’s low threshold TN & TP devices may be used.•Typical value of R DS(ON) can be calculated at various V GS conditions by using output characteristics or saturation characteristics family of curves (I D vs. V DS ).•R DS(ON) increases with higher drain currents. R DS(ON) curve has a slight slope for low values of I D , but rises rapidly for high values.I D(ON)•Defined as the minimum drain current when device is turned on.•Supertex measures I D(ON) min. at V GS = 10V.Although Supertex specifies a typical value of I D(ON), the designer should use minimum value as the worst case.BV DSS•Please see product summary (part I)•Positive temperature coefficient. See curve BV DSS vs. T J .V GS(TH)•Voltage required from gate to source to turn on device to certain I D current value given in “condition” column.•I D measurement condition is low for small die and higher for larger die.∆V GS(TH)•Threshold voltage reduces whentemperature increases and vice versa.•Value at temperature other than 25 °C can be determined by V GS(TH)(normalized) vs. T J curve.I GSS•Since the gate is insulated from the rest of device by a silicon dioxide insulating layer, this parameter depends on thick-ness/integrity of layer and size of device.•Measured at maximum permissible voltage from gate to source: ±20V.•Values of this parameter are often tens/hundreds of times less than published maximum value. Electrical screening is done at 100nA since test equipmentfunctions slowly at lower values, which is not practical for mass production. Con-sult factory for screening lower values.I DSS•This is the leakage current from drain to source when device is fully turned off.•Measured by applying maximumpermissible voltage between drain and source (BV DSS ) and gate shorted to source (V GS = 0)•Special electrical screening possible at lower values since max. published values are higher to achieve practical testing speeds.Symbol ParameterMin TypMaxUnit Conditions BV DSS Drain-to-Source Breakdown Voltage 50V V GS = 0V, I D = 10mA V GS(th)Gate Threshold Voltage0.82.4V V GS = V DS , I D = 10mA ∆V GS(th)Change in V GS(th) with Temperature -4.3-5.5mV/°C V GS = V DS , I D = 10mA I GSS Gate Body Leakage1.0100nA V GS = ±20V, V DS = 0V I DSSZero Gate Voltage Drain Current10µA V GS = 0V, V DS = Max Rating 1mA V GS = 0V, V DS = 0.8 Max Rating T A = 125°CI D(ON)ON-State Drain Current3.014A V GS = 10V, V DS = 5V R DS(ON)TO-92 and P-DIP 0.45ΩV GS = 4.5V, I D = 1.5A SOT-890.45ΩV GS = 4.5V, I D = 0.75A TO-92 and P-DIP 0.3ΩV GS = 10V, I D = 3A SOT-890.3ΩV GS = 10V, I D = 1.5A ∆R DS(ON)Change in R DS(ON) with Temperature 0.85 1.2%/°C V GS = 10V, I D = 3A G FS Forward Transconductance 1.01.5V DS = 25V, I D = 2A C ISS Input Capacitance220300C OSS Common Source Output Capacitance 70120pFV GS = 0V, V DS = 25V C RSS Reverse Transfer Capacitance 2030 f = 1 MHzt d(ON)Turn-ON Delay Time 10t rRise Time15nst d(OFF)Turn-OFF Delay Time 25t f Fall Time25V SD Diode Forward Voltage Drop 1.6V V GS = 0V, I SD = 1.5A t rrReverse Recovery Time300nsV GS = 0V, I SD = 1AElectrical Characteristics (@ 25°C unless otherwise specified)ΩV DD = 25V I D = 2AR GEN = 10ΩSwitching Characteristics (continued)t d(OFF)•The sequence of events now begins to reverse. C ISS discharges through R GEN . The rise of V DS is initially slowed by increase of output capacitance.t RR•The reverse recovery time is the time needed for the carriergradient, formed during forward biasing, to be depleted when the biasing is reversed.•An external fast recovery diode may be connected from drain to source to improve recovery time.V SD•This is the forward voltage drop of the parasitic diode between drain and source.•Diode my be used as a commutator in H bridge configurationsor in a synchronous rectifier mode. Excessive fly back voltages may be clamped by this diode in a totem pole configuration.t f•V DS rises as the load resistor charges the output capacitance.t r•When C ISS is driven to a voltage exceeding V GS(TH), conduction from drain source begins. G FS increases causing increase in C ISS due to “Miller Effect” Charge requirements to Region II increase considerably. Gain stabilizes in Region III and “Miller Effect” is nullified, resulting in a linear change in V GS for increase in Q G .Symbol ParameterMin TypMaxUnit Conditions BV DSS Drain-to-Source Breakdown Voltage 50V V GS = 0V, I D = 10mA V GS(th)Gate Threshold Voltage0.82.4V V GS = V DS , I D = 10mA ∆V GS(th)Change in V GS(th) with Temperature -4.3-5.5mV/°C V GS = V DS , I D = 10mA I GSS Gate Body Leakage1.0100nA V GS = ±20V, V DS = 0V I DSSZero Gate Voltage Drain Current10µA V GS = 0V, V DS = Max Rating 1mA V GS = 0V, V DS = 0.8 Max Rating T A = 125°CI D(ON)ON-State Drain Current3.014A V GS = 10V, V DS = 5V R DS(ON)TO-92 and P-DIP 0.45ΩV GS = 4.5V, I D = 1.5A SOT-890.45ΩV GS = 4.5V, I D = 0.75A TO-92 and P-DIP 0.3ΩV GS = 10V, I D = 3A SOT-890.3ΩV GS = 10V, I D = 1.5A ∆R DS(ON)Change in R DS(ON) with Temperature 0.85 1.2%/°C V GS = 10V, I D = 3A G FS Forward Transconductance 1.01.5V DS = 25V, I D = 2A C ISS Input Capacitance220300C OSS Common Source Output Capacitance 70120pFV GS = 0V, V DS = 25V C RSS Reverse Transfer Capacitance 2030 f = 1 MHzt d(ON)Turn-ON Delay Time 10t rRise Time15nst d(OFF)Turn-OFF Delay Time 25t f Fall Time25V SD Diode Forward Voltage Drop 1.6V V GS = 0V, I SD = 1.5A t rrReverse Recovery Time300nsV GS = 0V, I SD = 1AElectrical Characteristics (@ 25°C unless otherwise specified)ΩV DD = 25V I D = 2AR GEN = 10Ω1235 Bordeaux Drive, Sunnyvale, CA 9408911/12/01。