大功率MOSFET管开关过渡过程的分析与仿真

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大功率MOSFET管开关过渡过程的分析与仿真

大功率MOSFET管开关过渡过程的分析与仿真
朱武;陶洁晶;王巨灏;涂祥存;管水秀
【期刊名称】《上海电力学院学报》
【年(卷),期】2010(026)006
【摘要】功率MOSFET是理想的开关,在超声波电发生器、高频开关电源、高频焊机等方面使用广泛,但因驱动线路参数设计欠优而使MOSFET管烧坏的情况时有发生.根据器件和电路参数,推导出开关期间的栅极电压、漏极电流和漏极电压的封闭解.通过比较仿真结果,为功率MOSFET的驱动电路设计提供理论指导.
【总页数】5页(P515-519)
【作者】朱武;陶洁晶;王巨灏;涂祥存;管水秀
【作者单位】上海电力学院,计算机与信息工程学院,上海,200090;苏州供电公司,江苏,苏州,215004;苏州供电公司,江苏,苏州,215004;上海电力学院,计算机与信息工程学院,上海,200090;上海电力学院,计算机与信息工程学院,上海,200090
【正文语种】中文
【中图分类】TM643
【相关文献】
1.隔爆型大功率开关磁阻电机仿真分析 [J], 任宁宁;范乐;郝萍
2.大功率开关电源中功率MOSFET的驱动技术 [J],
3.一种软开关大功率变换器的原理与仿真分析 [J], 杨力军
4.大功率谐振过渡软开关技术变频器研究（3） [J], 明正峰; 倪光正; 周文云; 黄晓
东; 钕彦儒; 童建利
5.一种900 V大功率MOSFET的工艺仿真设计 [J], 刘好龙;周博
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功率mosfet工作原理

功率mosfet工作原理功率MOSFET是一种常用的功率半导体器件，广泛应用于各种电子电路中，如功率放大、开关和调节等。

在理解功率MOSFET的工作原理之前，首先要了解MOSFET的基本结构和工作原理。

MOSFET是金属-氧化物-半导体场效应晶体管的简称，它由金属栅极、绝缘层和半导体基片组成。

当在MOSFET的栅极上施加一定电压时，栅极与基片之间的电场会改变半导体中的载流子浓度，从而控制了栅极与漏极之间的电流流动。

功率MOSFET相比一般的MOSFET具有更大的尺寸和承受更高电压、电流的能力，适用于功率电子器件领域。

功率MOSFET的工作原理可以简单描述为：当栅极与源极之间施加一定电压时，形成了电场，使得栅极下方的PN结区域形成反型耗尽层。

当栅极电压足够大时，反型耗尽层会延伸至漏极，形成导通通道，电流开始流动。

此时，功率MOSFET处于导通状态。

当栅极电压减小或为零时，反型耗尽层消失，MOSFET处于截止状态，电流停止流动。

功率MOSFET的主要特点包括低导通电阻、高输入电阻、快速开关速度和良好的线性特性。

这使得功率MOSFET在大功率电路中得到广泛应用，如电源开关、电机驱动、逆变器等领域。

功率MOSFET的工作原理与一般MOSFET相似，但由于其承受更高的电压和电流，因此在设计电路时需要考虑更多的因素，如散热、阻抗匹配等。

此外，功率MOSFET的开关特性也需要精确控制，以确保电路的稳定性和可靠性。

总的来说，功率MOSFET是一种重要的功率半导体器件，具有优良的性能和广泛的应用前景。

通过深入了解功率MOSFET的工作原理，可以更好地应用于电子电路设计中，实现更高效、更稳定的功率控制。

MOSFET放大器设计仿真实验

使用2N7002完成电路设计已知参数：212.45,100/,0.000267TN n V V K mA V LAMBDA V-===，设计电路使Q 点的值2DQ I mA ≈，且Q 点位于饱和区中心，具有较大的对称输出电压摆幅。

如果较多未知数未确定，可以考虑将Vo 静态工作点设计于1V 。

4.1预习部分：根据电路要求，初步设计出电路，写出设计过程：R1 = 102.55 k Ω R2= 17.45 k Ω RE= 450 k Ω RD= 5.5k Ω V o= 1V验证仿真值和设计值是否一致？如果差别比较大，分析原因。

4.3 瞬态分析放大电路的增益Av=22.8741Mv/2Mv=11.444.4 使用交流仿真确定放大器的最大增益及通频带，需要抓出交流仿真时通频带的波形图①通频带波形图4.5 最大不失真对称摆幅仿真波形图输入信号峰峰值4.6 最坏情况分析，静态工作点可能的最大值和最小值，以及出现这种情况的条件输出的静态工作点标称值1.03841，最坏情况中为80.93199（最低方向），这样的情况发生在R1=101525Ω，R2=17624.5Ω，R3=445.5ΩRD=5555Ω输出的静态工作点标称值 1.03841，最坏情况中为 1.87746（最高方向），这样的情况发生在R1=103576Ω，R2=17275.5Ω，R3=454.5ΩRD=5445Ω4.7 ①Monte Carlo分析，静态工作点的分布情况，假如电路的静态工作点要求是-4V到4V，设计的电路的成品率为多少？(数据可以后面处理)成品率100%②Monte Carlo分析电路的交流小信号增益微电子器件与电路实验数据记录11分析结果显示，电路的最大增益的平均值为11.4423，标称值为11.4373。

功率MOSFET工艺仿真验证研究

88电子技术Electronic Technology电子技术与软件工程Electronic Technology & Software Engineering1 引言功率MOSFET 器件是新一代的电子元器件，由于具有开关速度快、耗能低、稳定性好等优点[1-2]，被广泛应用在汽车电子、节能灯、开关电源以及电机驱动等领域。

目前，对功率MOSFET 器件的研制主要以逆向设计为主，依赖于现有加工工艺线水平和大量的实验流片，得到满足设计要求的芯片，这样不但需要花费大量的人力、物力，成本也较为昂贵，器件的研发周期也较长。

随着计算机技术的快速发展以及对于半导体器件加工工艺的深入了解[3-4]，各种各样的半导体模拟仿真软件应运而生，大大提高了器件的设计开发效率。

因此，仿真与实验协同设计开发功率半导体器件成为当前研发的主要趋势[5-6]。

本文将利用一款半导体模拟软件对已流片的功率MOSFET 器件进行单胞结构建模和工艺模拟仿真，为下一步优化参数提供方向，也为建立功率MOSFET 器件的设计开发平台提供理论和实验依据。

2 工作原理图1是P 型功率MOSFET 器件的单胞结构纵向剖面示意图。

整个功率MOSFET 器件是由数千个这样的单胞结构并联而成的，作为功率MOSFET 器件的基本单元，该器件的三个电极分别为栅极G 、源极S 和漏极D ，与普通MOS 器件相比，该器件的不同之处是漏极端位于晶圆片的衬底，这可以大大提高晶圆片表面的利用率[7]。

当栅源极短接时，漏极的负电压使得P-外延层和N-体区形成的PN 结反偏，耗尽层宽度以掺杂浓度较低的P-外延层一侧为主，随着漏极负电压的增大，耗尽层宽度也增大，直至达到结发生击穿，此时对应的漏极负电压为该器件的击穿电压BVdss ，其强烈依赖于较低掺杂P-外延层的厚度和掺杂，厚度越厚，掺杂浓度越低，越容易击穿；当栅源电压达到某一负电压时，位于栅氧下方N-体区内部的表面区域形成强反型，源漏导通形成电流，此时对应的栅源负电压即为器件的阈值电压Vth ，阈值电压的大小主要与N-体区的表面掺杂浓度、栅氧厚度和界面电荷等因素有关，表面掺杂浓度越大，栅氧厚度越厚，反型越困难，要想实现强反型，需要的阈值电压就会越大，另外，栅氧和体区表面界面处的杂质原子、结构缺陷或捕获的电荷等也会影响电场，从而进一步影响阈值电压。

功率场效应管(MOSFET)特性试验研究及仿真开题报告

沈航北方科技学院毕业设计（论文）开题报告功率场效应管（MOSFET）特性试验研究及仿真专业：自动化学生姓名：姓名指导教师：杜维东开题时间： 2015年3月毕业设计（论文）开题报告功率MOS场效应晶体管，即MOSFET，其原意是：MOS（Metal Oxide Semiconductor金属氧化物半导体），FET（Field Effect Transistor场效应晶体管），即以金属层（M）的栅极隔着氧化层（O）利用电场的效应来控制半导体（S）的场效应晶体管。

1.功率场效应管（MOSFET）的历史场效应晶体管于1925年由Julius Edgar Lilienfeld和于1934年由Oskar Heil分别发明，但是实用的器件一直到1952年才被制造出来（结型场效应管）。

1960年Dawan Kahng发明了金属氧化物半导体场效应晶体管，从而大部分代替了JFET，对电子行业的发展有着深远的意义。

2.功率场效应管（MOSFET）的组成FET由各种半导体构成，目前硅是最常见的。

大部分的FET是由传统块体半导体制造技术制造，使用单晶半导体硅片作为反应区，或者沟道。

大部分的不常见体材料，主要有非晶硅、多晶硅或其它在薄膜晶体管中，或者有机场效应晶体管中的非晶半导体。

有机场效应晶体管基于有机半导体，常常用有机栅绝缘体和电极。

3.功率场效应管（MOSFET）的应用功率场效应管（MOSFET），目前与我们的日常生活息息相关，如现代电子计算机、超大规模集成电路、数码相机、开关电源、LED照明领域、逆变电源，控制电路、液晶电视、数码音响、热释电传感器等就是以场效应管为基本器件构成和发展起来的。

然而由于场效应管栅极河沟道之间的绝缘层易被电压击穿，特别是栅源之间的耐压只有几十伏，电流也仅为微安级，所以在拆、装、存、测过程中，都必须将栅源极短路。

MOS场效应管由于特殊的结构和工艺，其栅极与导电沟道没有电接触，即绝缘的，故它的输入电阻很高，可达109Ω以上，工作时几乎栅极不取电流，又栅-源极间电容非常小，极易受外界电磁场或静电的感应而带电，而少量电荷就可在极间电容上形成相当高的电压（U=Q/C），将管子损坏。

mos管推挽电路直通问题

mos管推挽电路直通问题
MOS管推挽电路是一种常见的功率放大电路，用于驱动负载，例如音频功率放大器和直流电机驱动器等。

在MOS管推挽电路中，通常会使用N沟道MOSFET和P沟道MOSFET来实现双向驱动。

这种电路的优点包括高效率、低静态功耗和良好的线性特性。

然而，MOS管推挽电路也存在一些问题需要注意。

首先，由于MOSFET的开关特性，存在开关过渡过程中的交叉导通问题。

这可能导致短路和功率损耗。

为了解决这个问题，通常会在MOS管推挽电路中添加驱动器电路来确保MOSFET在开关过程中能够迅速切换。

其次，MOS管推挽电路在实际应用中需要考虑到电路中的反激电压和过电压保护。

由于负载特性和电源波动等原因，MOSFET可能会受到反向电压冲击，因此需要设计相应的保护电路来防止MOSFET 损坏。

另外，温度对MOS管推挽电路的影响也需要考虑。

由于MOSFET 的导通特性和热特性，温度的变化会影响电路的性能和稳定性。

因此，在设计MOS管推挽电路时，需要考虑散热和温度补偿等因素，以确保电路在不同温度下的可靠性和稳定性。

总的来说，MOS管推挽电路在实际应用中需要综合考虑开关过渡、反激电压保护和温度影响等多个方面的问题，以确保电路的性能和可靠性。

在实际设计中，需要进行充分的分析和测试，以找到最佳的解决方案。

一种大功率可调开关电源的设计方案

一种大功率可调开关电源的设计方案设计方案：大功率可调开关电源一、引言在现代电子设备中，大功率可调开关电源被广泛应用于各种场合，如工业自动化设备、通信设备等。

本文旨在设计一种大功率可调开关电源，满足高效率、稳定性和可调性的需求。

二、电源拓扑结构选择在设计大功率可调开关电源时，选择合适的电源拓扑结构是关键。

常见的拓扑结构有单相桥式、全桥式、半桥式等。

鉴于本设计要求大功率输出，采用半桥式拓扑结构。

三、开关功率器件选取在选择开关功率器件时，需要考虑其导通电阻、开关速度以及工作温度等因素。

本设计选取高性能的MOSFET作为开关功率器件，具有低导通电阻、快速开关速度和良好的热耐受性。

四、控制电路设计为了实现大功率可调输出，需要设计合适的控制电路。

控制电路主要包括反馈信号采集、控制信号产生和保护电路等。

1.反馈信号采集：采用外部反馈电路监测输出电压和电流，并将反馈信号送至控制电路。

2.控制信号产生：采用PWM（脉宽调制）技术产生控制信号，通过对开关器件的开关时间比进行调节，实现输出电压的调节。

3.保护电路：为了确保开关电源的稳定性和可靠性，需要设计过压保护、过流保护以及温度保护等保护电路。

五、过渡过程优化设计由于大功率可调开关电源在输出电流和电压的调整过程中，容易出现过渡过程中的不稳定情况，需要进行优化设计。

1.输出滤波电路：采用适当设计的LC滤波电路，在输出端滤除高频噪声和谐波，确保输出电压和电流的稳定性。

2.脉宽调制优化：通过对控制信号的优化，减少输出电压和电流调节过程中的波动。

3.反馈控制算法：采用先进的控制算法，如PID控制算法，提高输出电压和电流的稳定性。

六、输出电路保护设计在大功率可调开关电源设计中，保护电路的设计尤为重要。

常见的保护功能包括过压保护、过流保护、过温保护等。

1.过压保护：通过监测输出电压，当输出电压超过预设范围时，立即切断开关器件，以防止输出负载受损。

2.过流保护：通过监测输出电流，当输出电流超过预设范围时，立即切断开关器件，以避免开关器件和输出负载过载。

利用MOSFET实现D类功放仿真实验报告1

D类音频功率放大器的设计报告指导老师：王全州报告人：赵金龙制作者：赵金龙程进功时间：2010年8月25日1、引言在现代音响普及中，人们因生活层次、文化习俗、音乐修养、欣赏口味的不同，对相同电气指标的音响设备得出不同的评价。

所以，就高效率音频功率放大器而言，应当达到电气指标与实际听音指标的平衡统一。

音频放大器已有快一个世纪的历史了，从最早的电子管放大器的第一个应用就是音频放大器，然而直至现在为止，他还在不断地更新、发展、前进。

主要因为人类的听觉是各种感觉中的相当重要的一种，也是最基本的一种。

为了满足它的需要，有关的音频放大器就要不断地加以改进。

根据其工作状态可分为5类。

即A（甲）类、AB（甲乙）类、B（乙）类、C（丙）类和D（丁）类。

一般的小信号放大都是甲类功放, 即A类, 放大器件需要偏置, 放大输出的幅度不能超出偏置范围, 所以, 能量转换效率很低, 理论效率最高才。

乙类放大, 也称B类放大不需要偏置, 靠信号本身来导通放大管, 理想效率高达。

但因为这样的放大, 小信号时失真严重, 实际电路都要略加一点偏置, 形成甲乙类功放, 这么一来效率也就随之下降。

虽然高频发射电路中还有一种丙类放大, 即C类放大, 效率可以更高, 但电路复杂、音质更差, 音频放大中一般都不采用。

这几种模拟放大电路的共同特点是晶体管都工作在线性放大区域中, 它按照输入音频信号的大小控制输出的大小, 就像串在电源与输出间的一只可变电阻, 控制输出, 但同时自身也在消耗电能。

数字功放的功放管工作在开关状态, 理论状态晶体管导通时内阻为零, 两端没有电压, 当然没有功率消耗而截止时,内阻无穷大, 电流又为零, 也不消耗功率。

所以作为控制元件的晶体管本身不消耗功率, 电源的利用效率就特别高。

在音频功放领域中，C类功放是用于发射电路中，不能直接采用模拟信号输入，其余4种均可直接采用模拟音频信号输入，放大后将此信号用以推动扬声器发声。

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关键词：解析分析；电路模型；渡过程过
中图分类号：Ｔ４Ｍ６３文献标识码：Ａ
ＡｎｌｓｓａｄＥｍｕａｉｎｏｗｅＯＳａｙｉｎｌｔｏｆＰｏｒＭＦＥＴＳｔｈｎａｓｅｔＣｏｒｅｗｉｃｉｇＴｒｎｉｎｕｓ
摘
要：功率ＭＯＦＴ是理想的开关，ＳＥ在超声波电发生器、高频开关电源、高频焊机等方面使用广泛，因驱但
动线路参数设计欠优而使ＭＯＦＴ管烧坏的情况时有发生．ＳＥ根据器件和电路参数，推导出开关期间的栅极电压、漏极电流和漏极电压的封闭解．通过比较仿真结果，为功率ＭＯＦＴ的驱动电路设计提供理论指导．ＳＥ
作区问．年来，着微电子技术的改进，率近随功
收稿日期：００— ７—１２１０２
通讯作者简介：朱武（９９一）男，１６，教授，博士，湖北随州人．主要研究方向为检测技术，电能质量，电磁兼容，大功率
ｓｐｙ．ＴｈｈｎｍｅｏｔｔＭＯＳｕｐｌｅｐｅｏｎｎｈａＦＥＴｉｄｖｓａｅｃｕｓｆｅｕｅｔｙｂｅａｓｔｅｄｅｉｎｏｈｓｅａｔｔｄｏｃｒｒｑｎｌｃｕｅｈｓｇｆｔｅｄｉｅｃｒｕｔｉｏｐｔｚｄ．Ｃｌｓｄ—ｏｍｏｕｔｎｒｔｅｇｔｏｔｇｒｖｉｃｉｓｎｔｏｉｅｍｉｏｅｆｒｓｌｉｓｆｈａｅｖｌａｅｄａｎｃｒｅｔｎｒｉｏｏｒｉｕｒｎ，ａｄｄａｎ
功率ＭＯＦＴ是多数载流子导电的压控器ＳＥ
流集中效应，没有令人头痛的热斑导致的二次也击穿问题，有很强的过载能力和很宽的安全工具
件，其开关速度极快（比双极性晶体管要快几十到一二百倍）其漏电流具有负温度系数，有电，没
Ａｂｓｒｃ：ＴｈｏｒＭＯＳｔａｔｅｐｗｅＦＥＴｉｈｓｎｉｅ１ｓｔｈ．ｗｈｃＳｕｅｄｌｉｈｅｕｔａｏｉＳａｎｏｔａｄａｗｉｃｉｈｉｓｄｗｉｅｙｎｔｌｓｎｃｒ
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大功率ＭＯＳＥＦＴ管开关过渡过程的分析与仿真
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（．海电力学院计算机与信息工程学院，１上上海
２苏州供电公司，苏苏州．江２５０）１０４
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２ＳｚｏｌｔｃｏｅＣｍａｙＳｚｏ２０，ｈｎ）．ｕｈｕＥｅｒｗｒｏｐｎ，ｕｈｕ０４ＣｉｃＰｉ１５ａ
第２６卷第６期２１００年１月２
海电力学院学
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