N沟道增强型高压功率MOS场效应晶体管SVD4N60D(F)(FG)(T)说明书_1.4-L
N沟道增强型MOS管的工作原理
N沟道增强型MOS管的工作原理
N沟道增强型MOS管（NMOS）是一种常见的场效应管(fET)，在N沟道增强型MOS管中，沟道导电能力可以通过适当的电压调节，从而导致开关体的导电能力发生明显变化。
其工作原理可以从材料结构、电场分布和电流传输三个方面进行解释。
1.材料结构：
NMOS的基本结构由P型衬底、N型沟道区域、P型源/漏极和绝缘层组成。
在衬底上形成一个绝缘层，然后再在上面形成一层N型沟道区域，称之为负载掺杂。
2.电场分布：
当N沟道增强型MOS管处于关闭状态时，沟道区域中没有电子通过，因此沟道区域的电势保持高电势，并阻断了N型衬底的连接。
当施加一个正的门极电压（如VGS），沟道区域中的P型区域受到吸引，形成了一个N型沟道连接了N型衬底和P型源/漏极，从而允许电流通过。
3.电流传输：
当门极电压（VGS）增加，沟道中的电子数量增加，导致增强模式下的导电能力增加，电流也随之增加。
沟道中电子的移动速度受电子迁移率的影响，通常电子迁移率很高，因此电子能够很快地通过沟道区域。
当N 沟道增强型MOS管处于开启状态时，电流可以从源极流向漏极。
总结起来，N沟道增强型MOS管的工作原理可以通过施加门极电压改变沟道区域的电势，从而控制电流的通过。
当门极电压为零时，NMOS处于关闭状态，电流无法通过。
当施加一个正的门极电压时，沟道区域中的
P型区域受到吸引，形成了一个N型沟道连接了N型衬底和P型源/漏极，从而允许电流通过。
NMOS具有许多优点，包括低功耗、快速开关速度和较高的集成度。
它在许多电子设备中广泛应用，如数字逻辑电路、微处理器和存储器芯片等。
n沟道增强型mos管结构和原理
n沟道增强型mos管结构和原理说到n沟道增强型MOS管嘛，别急，咱先聊聊它的名字。
MOS管，你肯定不陌生吧。
它那两个字母其实代表的是金属氧化物半导体，这种管子在电子世界里就像是“明星”，不管什么电子设备，少了它都不行。
咱今天说的n沟道增强型MOS管，其实就是这个大家伙的一种特定版本，它不仅是一个名字，还是一个厉害的存在。
先别急着想它长啥样，咱先搞清楚它怎么工作的。
MOS管就像一个电路里的“开关”，它可以控制电流的通与断。
但有意思的是，这个开关不是直接通过手动去开的，而是通过电压来操控的！对，就是电压。
MOS管里有三个极，分别是源极（Source）、漏极（Drain）和栅极（Gate）。
源极和漏极就像电流的“入口”和“出口”，而栅极则是那个控制电流进出的“开关”。
你想让电流通过，必须在栅极上加点电压，就像你想打开一扇门，得先转动门把手一样。
好了，回到我们今天的主角——n沟道增强型MOS管。
这种管子其实是个“高冷”类型的管子，得有足够的电压，才能让电流通过。
你可以把它想象成一个“门卫”，平时大门紧锁，只有当栅极电压达到某个阈值时，这个门卫才会微笑着放你进去。
这个阈值，就是咱们说的“增强型”，它的工作原理就是，栅极电压一高，源极和漏极之间就能形成导电通道。
换句话说，电流就可以从源极流到漏极，整个过程就像开启了一条通道，电流畅通无阻。
说到这里，大家肯定会问了，n沟道到底和p沟道有啥区别？好问题！咱这n沟道，就是“n”字母代表负载（electron，电子）了，电流通过时是靠电子来推动的。
就好比你去游乐场，n沟道MOS管就像是那个靠“电子”驱动的过山车，电压一加，过山车就嗖嗖地跑起来，别提多爽了！而p沟道嘛，电流是靠“孔”——也就是缺少电子的地方推动的，这俩差得可不是一点半点。
n沟道增强型MOS管好用在哪儿？它的优势不言而喻。
它控制起来特别精准，电流流动的时候特别顺畅，损耗小，效率高。
它的输入阻抗高，不容易受到外界信号干扰，整个电路的稳定性也能更好。
n沟道增强型功率mosfet的工作原理(一)
n沟道增强型功率mosfet的工作原理(一)n沟道增强型功率MOSFET的工作介绍•MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）是一种常用的电子器件，可用于电源管理和功率逆变等应用。
•n沟道增强型功率MOSFET是一种特殊类型的MOSFET，常用于功率放大和开关电路。
MOSFET基础知识•MOSFET由NMOS（n沟道型）和PMOS（p沟道型）两种类型组成。
•MOSFET的主要组成部分包括栅极、源极和漏极。
•MOSFET的工作原理是通过调节栅极电压来控制从源极到漏极的电流。
n沟道增强型MOSFET结构•n沟道增强型MOSFET具有n型沟道，又称为nMOS。
•nMOS的结构由n型衬底、源区、漏区和栅极组成。
•在正向偏置下，栅极与衬底之间的电场会形成n沟道，使电流从源区流向漏区。
n沟道增强型MOSFET工作原理1.关闭状态：–当栅极电压低于临界电压（门槛电压），MOSFET处于关闭状态。
–没有形成n沟道，电流无法从源区流向漏区。
2.开启状态：–当栅极电压高于临界电压时，MOSFET进入开启状态。
–栅极电压形成电场，吸引电子形成n沟道。
–电流可以从源区流向漏区，MOSFET处于导通状态。
3.增强型MOSFET与耗尽型MOSFET的区别：–增强型MOSFET在关闭状态下没有沟道，只有在栅极电压高于临界电压时才形成沟道，因此称为增强型。
–耗尽型MOSFET在关闭状态下已存在沟道，只有在栅极电压低于临界电压时才会被关闭。
n沟道增强型功率MOSFET的应用•由于n沟道增强型MOSFET具有低导通电阻和快速开关速度，因此在高功率应用中广泛应用。
•它可以用于开关电路、功率放大器和功率逆变器等应用。
结论•n沟道增强型MOSFET是一种常用的功率器件，能够通过调节栅极电压来控制电流的导通和关闭。
•它的工作原理是在正向偏置下形成n沟道，使电流从源区流向漏区，实现功率传输和控制。
以上是对n沟道增强型功率MOSFET工作原理的简要介绍。
N沟道增强型MOS管的工作原理
/slzlly/blog/item/dc861508f1bfe935e8248853.htmlMOS管工作原理（转）2008-07-12 07:06双极型晶体管把输入端电流的微小变化放大后，在输出端输出一个大的电流变化。
双极型晶体管的增益就（beta）。
另一种晶体管，叫做场效应管（FET），把输入电压的变化转化为输出电流的变化。
分别为电流控制器增益等于它的跨导(transconductance)gm，定义为输出电流的变化和输入电压变化之比。
场效应管的名字也来源于它的输入端栅（称为gate），通过投影一个电场在一个绝缘层（氧化物SIO2)上来实上没有电流流过这个绝缘体（只是一个电容的作用），所以FET管的GATE电流非常小（电容的电流损耗）。
最硅来作为GATE极下的绝缘体。
这种晶体管称为金属氧化物半导体(MOS)晶体管，或,金属氧化物半导体场效应管（semicondutor field effect transistor）。
因为MOS管更小更省电，所以他们已经在很多应用场合取代了双极首先考察一个更简单的器件－MOS电容－能更好的理解MOS管。
这个器件有两个电极，一个是金属，另一个是他们之间由一薄层二氧化硅分隔开（图1.22A）。
金属极就是GATE，而半导体端就是backgate或者body or bul 的绝缘氧化层称为gate dielectric。
图示中的器件有一个轻掺杂P型硅做成的backgate。
这个MOS 电容的电特gate接不同的电压来说明。
图1.22A中的MOS电容的GATE电位是0V。
金属GATE和半导体BACKGATE在WORK FUN 上）上的差异在电介质（氧化层的上下）上产生了一个小电场。
图示的器件中，这个电场使金属极带轻微的正电的空穴多，电子少，故需要从别处"抢来"电子，所以氧化物处电子少了，故GATE极带正电），P型硅负电位（相硅中底层的电子吸引到表面来，它同时把空穴排斥出表面。
SVF2N60
此区域工作受限于RDS(ON)
100µs 1ms 10ms
DC
注：
1.TC=25°C 2.Tj=150°C 3.单个信号
101
102
103
漏源电压 - VDS(V)
漏电流 - ID(A)
杭州士兰微电子股份有限公司
漏电流 - ID(A)
漏源导通电阻（标准化） – RDS(on)（Ω）
包装形式 料管 料管 袋装 料管 料管 料管 编带
杭州士兰微电子股份有限公司
版本号：1.4 2011.11.16 共11页 第1页
SVF2N60M/MJ/N/F/T/D 说明书
极限参数(除非特殊说明，TC=25°C)
参数名称
符号
漏源电压
VDS
栅源电压
VGS
2.0
1.3
8.0
35
30
44
0.28
0.24
0.35
115 -55～+150 -55～+150
SVF2N 单位 60F V V
A
A
23
W
0.18 W/°C
mJ
°C
°C
热阻特性
参数名称
芯片对管壳热阻 芯片对环境的热阻
符号
RθJC RθJA
SVF2N60M/D SVF2N60MJ
3.7
3.57
110
110
SVF2N60M/MJ/N/F/T/D 说明书
2A、600V N沟道增强型场效应管
描述
SVF2N60M/MJ/N/F/T/D N沟道增强型高压功率MOS场效应 晶体管采用士兰微电子的F-CellTM平面高压VDMOS 工艺技术制 造。先进的工艺及条状的原胞设计结构使得该产品具有较低的导 通电阻、优越的开关性能及很高的雪崩击穿耐量。
六种场效应管
六种场效应管场效应管（Field-Effect Transistor，简称FET）是一种非常重要的电子器件，它能够通过控制输入电场来调节输出电流。
场效应管分为MOSFET（金属氧化物半导体场效应管）和JFET（结型场效应管）两大类，每类中又分为增强型和耗尽型。
第一种场效应管是N沟道增强型MOSFET（N-Channel Enhanced MOSFET）。
N沟道增强型MOSFET是一种双极性器件，其栅极和漏极之间的电场控制输出电流。
当栅极电压为正值时，它吸引正极性的载流子，导致漏极电流增加。
N沟道增强型MOSFET通常用于低功率应用，如放大器和开关电路。
第二种场效应管是N沟道耗尽型MOSFET（N-Channel Depletion MOSFET）。
N沟道耗尽型MOSFET的工作原理与N沟道增强型MOSFET类似，但是它的栅极电压为0伏时有输出漏极电流，因此被称为耗尽型。
N沟道耗尽型MOSFET通常用于特定应用，如电压参考电路和电流源。
第三种场效应管是P沟道增强型MOSFET（P-Channel Enhanced MOSFET）。
P沟道增强型MOSFET与N沟道增强型MOSFET原理相同，但是它使用了P型半导体材料。
当栅极电压为负值时，它吸引负极性的载流子，导致漏极电流增加。
P沟道增强型MOSFET通常用于低功率应用和负电压电路。
第四种场效应管是P沟道耗尽型MOSFET（P-Channel Depletion MOSFET）。
P沟道耗尽型MOSFET与P沟道增强型MOSFET原理相同，只是栅极电压为0伏时有输出漏极电流。
P沟道耗尽型MOSFET通常用于特定应用，如负电压参考电路和负电流源。
第五种场效应管是结型场效应管（Junction Field-Effect Transistor，简称JFET）。
JFET是一种单极性器件，通过控制栅源电压来调节输出电流。
JFET分为N沟道和P沟道两种类型，其工作原理均基于P-N结的特性。
N 沟道增强型MOS 场效应管
第一片集成电路只有4个晶体管，而1997年一片集成电路
中有40亿个晶体管。有科学家预测，集成度还将按10倍/6年
的速度增长，到2015或2020年达到饱和。
学习电子技术方面的课程需时刻关注电子技术的发展！
6
1 电子系统概
（by John Bardeen , William Schockley and Walter Brattain in Bell Lab） 他们在1947年11月底发明了晶 体管，并在12月16日正式宣布“晶 体管”诞生。1956年获诺贝尔物理 学奖。巴因所做的超导研究于1972 年第二次获得诺贝尔物理学奖。
伏安特性受温度影响t在电流不变情况下管压降u反向饱和电流isubrt正向特性左移反向特性下移正向特性为指数曲线反向特性为横轴的平行线增大1倍1033二极管的参数1最大整流电流if2反向击穿电压ubr和最高反向工作电压urm3反向电流ir4最高工作频率fm5极间电容cj在实际应用中应根据管子所用的场合按其所承受的最高反向电压最大正向平均电流工作频率环境温度等条件选择满足要求的二极管
本征锗的电子和空穴浓度:
n = p =2.38×1013/cm3
14
小结：
1. 半导体中两种载流子
带负电的自由电子 带正电的空穴
2. 本征半导体中，自由电子和空穴总是成对出现， 称为 电子 - 空穴对。 3. 本征半导体中自由电子和空穴的浓度用 ni 和 pi 表示，显然 ni = pi 。 4. 由 于 物 质 的 运 动 ， 自 由 电 子 和 空 穴 不 断 的 产 生 又 不断的复合。在一定的温度下，产生与复合运动 会达到平衡，载流子的浓度就一定了。 5. 载流子的浓度与温度密切相关，它随着温度的升高， 基本按指数规律增加。
n沟道增强型绝缘栅场效应晶体管
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SVD4N60D/F(G)/T 说明书4A、600V N沟道增强型场效应管描述SVD4N60D/F(G)/T N沟道增强型高压功率MOS场效应晶体 管采用士兰微电子的S-RinTM平面高压VDMOS 工艺技术制造。
先进的工艺及条状的原胞设计结构使得该产品具有较低的导通电 阻、优越的开关性能及很高的雪崩击穿耐量。
该产品可广泛应用于 AC-DC 开关电源，DC-DC 电源转换 器，高压 H 桥 PWM 马达驱动。
特点∗ ∗ ∗ ∗ ∗4A，600V，RDS(on)（典型值）=2.0 Ω@VGS=10V 低栅极电荷量 低反向传输电容 开关速度快 提升了 dv/dt 能力命名规则产品规格分类产 品 名 称 SVD4N60T SVD4N60F SVD4N60FG SVD4N60D SVD4N60DTR 封装形式 TO-220-3L TO-220F-3L TO-220F-3L TO-252-2L TO-252-2L 打印名称 SVD4N60T SVD4N60F SVD4N60FG SVD4N60D SVD4N60D 材料 无铅 无铅 无卤 无铅 无铅 包装 料管 料管 料管 料管 编带版本号：1.42011.09.01 共9页 第1页SVD4N60D/F(G)/T 说明书极限参数(除非特殊说明，TC=25°C)参数名称 漏源电压 栅源电压 漏极电流 漏极脉冲电流 耗散功率（TC=25°C） - 大于 25°C 每摄氏度减少 单脉冲雪崩能量（注 1） 工作结温范围 贮存温度范围 TC=25°C TC=100°C 符号 VDS VGS ID IDM PD EAS TJ Tstg 100 0.8 参数范围 SVD4N60T SVD4N60F(G) 600 ±30 4.0 2.5 16 33 0.26 276 -55～+150 -55～+150 77 0.62 SVD4N60D 单位 V V A A W W/°C mJ °C °C热阻特性参数名称 芯片对管壳热阻 芯片对环境的热阻 符号 RθJC RθJA 参数范围 SVD4N60T 1.25 62.5 SVD4N60F(G) 3.85 120 SVD4N60D 1.61 110 单位 °C/W °C/W关键特性参数(除非特殊说明，TC=25°C)参 数 漏源击穿电压 漏源漏电流 栅源漏电流 栅极开启电压 导通电阻 输入电容 输出电容 反向传输电容 开启延迟时间 开启上升时间 关断延迟时间 关断下降时间 栅极电荷量 栅极-源极电荷量 栅极-漏极电荷量 符号 BVDSSB测试条件 VGS=0V，ID=250µA VDS=600V，VGS=0V VGS=±30V，VDS=0V VGS= VDS，ID=250µA VGS=10V， ID=2A VDS=25V，VGS=0V， f=1.0MHZ VDD=300V，ID=4A， RG=25Ω (注 2，3) VDS=480V，ID=4A， VGS=10V (注 2，3)最小值 600 --2.0 ------------典型值 ----2.0 672 66 4.7 27 19 160 22 19.8 4 7.2最大值 -10 ±100 4.0 2.4 -----------单位 V µA nA V ΩIDSS IGSS VGS(th) RDS(on) Ciss Coss Crss td(on) tr td(off) tf Qg Qgs QgdpFnsnC版本号：1.42011.09.01 共9页 第2页SVD4N60D/F(G)/T 说明书源-漏二极管特性参数参 源极电流 源极脉冲电流 源-漏二极管压降 反向恢复时间 反向恢复电荷 注： 1. 2. 3. L=30mH，IAS=3.81A，VDD=175V，RG=25Ω，开始温度 TJ=25°C； 脉冲测试： 脉冲宽度≤300μs，占空比≤2%； 基本上不受工作温度的影响。
数 符 号 IS ISM VSD Trr Qrr 测试条件 MOS 管中源极、漏极构成的 反偏 P-N 结 IS=4.0A，VGS=0V IS=4.0A，VGS=0V， dIF/dt=100A/µs (Note 2) 最小值 -----典型值 ---300 2.2 最大值 4.0 16 1.4 --单位 A V ns µC版本号：1.42011.09.01 共9页 第3页SVD4N60D/F(G)/T 说明书典型特性曲线ID 漏电流[A]VGS 栅-源电压 [V]电容 [pF]IDR 反向漏电流 [A]RDS(on)[ ] 漏-源导通电阻ID 漏电流[A]版本号：1.42011.09.01 共9页 第4页SVD4N60D/F(G)/T 说明书典型特性曲线（续）图7、击穿电压vs.温度1.22.8 2.4图8、导通电阻vs.温度RDS(on) (标准化) 漏-源导通电阻1.1BVDSS(标准化) 漏-源击穿电压2 1.6 1.2 0.8 0.4 0 注： 1. VGS = 10 V 2. ID = 2 A1 注： 1. VGS = 0 V 2. ID = 250µA0.90.8 -100 -50 0 50 100 150 200-100-50050100150200TJ, 结温[ CTJ, 结温[ C图 9-1. 最大安全工作区域(SVD4N60T)102 此区域工作受限于RDS(ON) 101图 9-2. 最大安全工作区域(SVD4N60F(G))102 此区域工作受限于RDS(ON) 100µs 101 100µs 1ms 100 DC 10-1 10msID,漏电流[A]100DC10-1注： 1.TC=25°C 2.Tj=150°C 3.单个脉冲 101 102 103ID,漏电流[A]1ms 10ms10-210010-2注： 1.TC=25°C 2.Tj=150°C 3.单个脉冲 100 101 102 103VDS,漏源电压[V]VDS,漏源电压[V]图 9-3. 最大安全工作区域(SVD4N60D)102 此区域工作受限于RDS(ON) 101图10. 最大漏电流vs. 壳温54 100µsID,漏电流[A]ID,漏电流[A]1ms 10ms 1003DC210-1注： 1.TC=25°C 2.Tj=150°C 3.单个脉冲 100 101 102 103110-20 25 50 75 100 125150VDS,漏源电压[V]TC, 壳温[°C]版本号：1.42011.09.01 共9页 第5页SVD4N60D/F(G)/T 说明书典型测试电路栅极电荷量测试电路及波形图与待测器件 参数一致 50KΩ 12V 200nF 300nFVGS VDS10VQgQgsQgdVGS待测器件 3mA电荷量开关时间测试电路及波形图VDS VGS VDD RG待测器件 10%RLVDS90%10VVGStd(on)tr tontd(off)tf toffEAS测试电路及波形图L EAS =VDS ID RG待测器件BVDSS 1 2 2 LIAS BVDSS - VDDBVDSS IAS10V tpVDD VDDID(t) VDS(t)tp Time版本号：1.42011.09.01 共9页 第6页SVD4N60D/F(G)/T 说明书封装外形图TO-220F-3L(1)3.30±0.25单位: mm9.80±0.5015.80±0.5015.75±0.506.70±0.30TO-220F-3L(2)单位: mm版本号：1.42011.09.01 共9页 第7页SVD4N60D/F(G)/T 说明书封装外形图（续）TO-252-2L 单位: mmTO-220-3L单位: mm版本号：1.42011.09.01 共9页 第8页SVD4N60D/F(G)/T 说明书声明： • • 士兰保留说明书的更改权，恕不另行通知！客户在下单前应获取最新版本资料，并验证相关信息是否完 整和最新。
任何半导体产品特定条件下都有一定的失效或发生故障的可能，买方有责任在使用 Silan 产品进行系统 设计和整机制造时遵守安全标准并采取安全措施，以避免潜在失败风险可能造成人身伤害或财产损失情 况的发生！ 产品提升永无止境，我公司将竭诚为客户提供更优秀的产品！•附：修改记录：日 期 2010.05.13 2010.09.20 2010.10.20 2010.12.13 2011.09.01 版本号 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 原版 修改“极限参数”、“热阻特性”、增加SOA和ID-TC曲线 修改“典型特性曲线”、说明书模板 增加TO-220F-3L的无卤封装信息 修改“封装外形图” 描 述 页码版本号：1.42011.09.01 共9页 第9页。