电力电子半导体器件(MOSFET).
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。
mosfet 过流 soa
mosfet 过流soa
摘要：
1.MOSFET 简介
2.MOSFET 的过流保护原理
3.SOA 的定义及作用
4.MOSFET 与SOA 的结合应用
5.结论
正文：
一、MOSFET 简介
MOSFET（金属- 氧化物- 半导体场效应晶体管）是一种广泛应用于电力电子领域的半导体器件。
其具有开关速度快、工作电压低、驱动功率小等特点，在现代电子技术中具有重要地位。
二、MOSFET 的过流保护原理
MOSFET 在电力电子系统中，常常需要进行过流保护。
这是因为当电路中的电流超过MOSFET 的额定电流时，MOSFET 可能会因为过热或者损坏，导致整个系统的故障。
为了解决这个问题，我们需要对MOSFET 进行过流保护。
三、SOA 的定义及作用
SOA（Source Output Amplifier）即源输出放大器，是一种用于提高信号传输能力的电子电路。
在电力电子系统中，SOA 可以有效地驱动MOSFET，提高系统的工作效率和稳定性。
四、MOSFET 与SOA 的结合应用
MOSFET 与SOA 的结合应用，可以在电力电子系统中实现高效的过流保护。
具体来说，可以通过SOA 来驱动MOSFET，当电路中的电流超过MOSFET 的额定电流时，SOA 会自动切断电流，从而实现过流保护。
电力MOSFET名词解释
电力MOSFET名词解释电力MOSFET是一种常见的功率半导体器件，也是现代电力电子学领域中的重要组成部分。
本文将对电力MOSFET的概念、特点、分类、应用以及未来发展趋势进行详细解释。
一、概念MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）是一种基于场效应原理的晶体管，属于半导体器件中的一类。
电力MOSFET是一种功率MOSFET，适用于高电压、高电流、高速开关和低功耗应用场景。
二、特点1.低开通电阻：电力MOSFET的开通电阻非常低，因此能够承受较高的电流和功率。
2.快速开关速度：电力MOSFET可在微秒级别内完成开关过程，具有快速响应的特点。
3.低静态功耗：电力MOSFET在关断状态下的静态功耗非常低，这意味着它能够在长时间的工作中节约能源。
4.高温工作能力：电力MOSFET能够在高温环境下稳定工作，适用于高温、高压、高功率的应用场景。
5.可靠性高：电力MOSFET具有较高的可靠性和稳定性，能够在长时间的工作中保持良好的性能。
三、分类电力MOSFET可根据不同的参数进行分类，主要包括以下几种：1.结构分类：电力MOSFET可分为N沟道和P沟道两种结构。
2.电压等级分类：电力MOSFET可分为低电压、中电压和高电压三种等级。
3.封装分类：电力MOSFET可分为TO-220、TO-247、D2PAK等不同的封装形式。
4.功率分类：电力MOSFET可分为低功率、中功率和高功率三种类型。
四、应用电力MOSFET在现代电力电子学中应用广泛，主要包括以下几个方面：1.电源开关：电力MOSFET可用于开关电源中，实现高效、稳定的电源开关。
2.电机驱动：电力MOSFET可用于电机驱动中，实现高效、精准的电机控制。
3.逆变器：电力MOSFET可用于逆变器中，实现直流到交流的转换和高效能源利用。
4.照明：电力MOSFET可用于LED驱动电路中，实现LED照明的高效、稳定。
电力系统中的电力电子器件及其应用
电力系统中的电力电子器件及其应用在当今高度依赖电力的社会中，电力系统的稳定运行和高效发展至关重要。
电力电子器件作为电力系统中的关键组成部分，正发挥着日益重要的作用。
它们的出现和应用，为电力系统的优化、控制和能源转换带来了革命性的变化。
电力电子器件是一种能够对电能进行高效控制和转换的半导体器件。
常见的电力电子器件包括二极管、晶闸管、晶体管（如 MOSFET 和IGBT）等。
这些器件具有不同的特性和性能，适用于各种不同的电力系统应用场景。
二极管是最简单的电力电子器件之一，它只允许电流单向通过。
在电力系统中，二极管常用于整流电路，将交流电转换为直流电。
例如，在电源适配器中，二极管将交流市电整流为直流电，为电子设备提供稳定的电源。
晶闸管则是一种具有可控导通特性的器件。
通过施加合适的触发信号，可以控制晶闸管的导通和关断。
晶闸管在电力系统中的应用非常广泛，如用于高压直流输电系统中的换流器、无功补偿装置等。
通过控制晶闸管的导通角，可以实现对交流电压和电流的调节，从而达到控制无功功率和提高电能质量的目的。
MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）和 IGBT（绝缘栅双极型晶体管）是现代电力电子系统中常用的晶体管器件。
它们具有开关速度快、导通电阻小、驱动功率低等优点。
MOSFET 适用于高频、小功率的应用场景，如开关电源、电动汽车充电器等。
IGBT 则在中大功率的电力变换领域表现出色，如变频器、新能源发电系统中的逆变器等。
在电力系统中，电力电子器件的应用范围十分广泛。
首先，在发电环节，可再生能源的开发和利用离不开电力电子技术。
例如，太阳能光伏发电系统中，通过电力电子逆变器将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电并并入电网。
风力发电系统中，电力电子变流器用于控制风机转速，实现最大功率跟踪，同时将风机发出的交流电转换为符合电网要求的电能。
在输电环节，高压直流输电技术凭借其输电距离远、输电容量大、损耗低等优势，成为了远距离大容量输电的重要手段。
mosfet用于锂电保护电路原理
mosfet用于锂电保护电路原理MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）是一种广泛应用于电力电子设备的半导体器件。
在锂电池保护电路中，MOSFET主要用于防止电池过充、过放和短路等异常情况的发生，从而保护电池的安全。
MOSFET用于锂电保护电路的原理主要是利用其开关特性和导通电阻小的特点。
当电池电压正常时，控制器输出的PWM 信号控制MOSFET的导通和关断，使电池与负载之间的电流得以正常流动。
当电池电压异常时，控制器会立即切断MOSFET的导通，使电池与负载之间的电流迅速断开，从而防止电池过充或过放。
具体来说，当电池电压超过设定的最大值时，控制器会通过PWM信号将MOSFET关闭，使电池停止充电，防止电池过充。
同样，当电池电压低于设定的最小值时，控制器也会通过PWM 信号将MOSFET关闭，使电池停止放电，防止电池过放。
此外，当电池短路时，控制器会立即切断MOSFET的导通，使电池与负载之间的电流迅速断开，防止电池短路。
MOSFET在锂电保护电路中的应用具有很多优点。
首先，MOSFET的导通电阻小，可以降低电池的保护电路的功耗。
其次，MOSFET的开关速度快，可以实现快速的过充、过放和短路保护。
此外，MOSFET的体积小，重量轻，便于集成在电池保护电路中。
最后，MOSFET的工作温度范围广，可以在-55℃到+150℃的环境中正常工作，适合在各种恶劣环境下使用。
然而，MOSFET在锂电保护电路中的应用也存在一些问题。
例如，MOSFET的导通电阻虽然小，但在大电流下仍然会产生一定的热量，可能会影响电池的性能和寿命。
此外，MOSFET的开关速度虽然快，但如果控制器的控制精度不够高，可能会导致电池的保护效果不佳。
因此，如何提高MOSFET在锂电保护电路中的应用效果，是当前研究的一个重要方向。
MOSFET介绍解读
MOSFET介绍解读MOSFET（金属-氧化物半导体场效应晶体管）是一种常用的场效应晶体管，是现代电子设备中的重要组成部分。
它具有高速开关速度、低功耗和较低的驱动电压等优势，广泛用于各种集成电路和功率电子应用中。
本文将对MOSFET进行介绍和解读。
MOSFET是一种三端器件，包括源极(S)、漏极(D)和栅极(G)。
它是由P型或N型半导体基片、氧化层和金属电极组成。
栅极下方通过氧化层与基片隔离，形成栅氧化物层，从而实现对栅极与基片之间的电荷的控制。
MOSFET的工作原理是通过调节栅极电场来控制漏极和源极之间的电流。
当MOSFET的栅极电压低于阈值电压时，它处于截止状态，漏极和源极之间的电阻很大，几乎没有电流通过。
当栅极电压高于阈值电压时，MOSFET处于开启状态，可以通过控制栅极电压来控制漏极和源极之间的电流大小。
此特性使得MOSFET成为理想的开关器件。
此外，MOSFET还具有较低的驱动电压要求。
由于栅极控制电路的电流很小，MOSFET可以通过低电压驱动，减少功耗和成本。
这也为集成电路提供了更多的设计灵活性。
然而，MOSFET也存在一些局限性和挑战。
首先，栅极电荷的建立和移除需要一定的时间，导致MOSFET的开关速度受到限制。
其次，MOSFET 的工作温度范围较窄，而且对温度的敏感性较高。
另外，MOSFET在高电压应用中也存在一些问题，如漏电和击穿等。
为了克服这些挑战，研究人员和工程师不断改进MOSFET的设计和制造工艺。
例如，引入新的材料和结构可以提高MOSFET的开关速度和功率密度。
而采用新的封装和散热技术可以提高MOSFET的功率处理能力和热稳定性。
总的来说，MOSFET是一种重要的半导体器件，具有许多优点，如低功耗、高速开关速度和较低的驱动电压要求。
它在各种领域的应用广泛，包括集成电路、功率电子、射频和通信等。
通过不断的研究和创新，MOSFET的性能将进一步得到改善，为我们的现代电子设备提供更高效、更可靠的解决方案。
电力mosfet工作原理
电力mosfet工作原理
电力 MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）是一种常用的
功率开关器件，其工作原理如下：
1. 结构，电力 MOSFET由源极（S）、漏极（D）和栅极（G）
组成。
源极和漏极之间有一个N型沟道，栅极上有一层绝缘层（氧
化层）和金属栅极。
2. 导通状态，当栅极与源极之间的电压为零或负电压时，栅极
与沟道之间的绝缘层会阻止电流流动，电力 MOSFET处于截止状态，不导电。
3. 开启状态，当栅极与源极之间施加正电压时，栅极与沟道之
间的绝缘层被击穿，形成一个导电通道，电流可以从漏极流向源极，电力 MOSFET进入导通状态。
4. 控制电压，通过改变栅极与源极之间的电压，可以控制电力MOSFET的导通与截止状态。
当栅极与源极之间施加适当的正电压时，电力 MOSFET导通，可以承载较大的电流；当栅极与源极之间施加
零电压或负电压时，电力 MOSFET截止，不导电。
5. 开关特性，电力 MOSFET具有良好的开关特性，其导通电阻很小，截止时的电阻很大，能够实现高效率的功率开关。
6. 控制方式，电力 MOSFET可以通过控制栅极电压的大小和施加的电压极性来控制其导通和截止状态。
常见的控制方式包括电压控制和电流控制。
总结起来，电力 MOSFET通过栅极电压的控制来调节其导通和截止状态，实现功率开关功能。
它具有低导通电阻、高开关速度和可靠性等特点，在电力电子、电源管理、电机驱动等领域得到广泛应用。
电力场效应晶体管(MOSFET)
图1-42 电力电子器件分类“树”
分类：DATASHEET
(4) 极间电容
——极间电容CGS、CGD和CDS
本章小结
主要内容
全面介绍各种主要电 力电子器件的基本结 构、工作原理、基本 特性和主要参数等。
集中讨论电力电子器 件的驱动、保护
电力电子器件类型归纳
单极型：电力MOSFET和 SIT
双极型：电力二极管、晶闸 管、GTO、GTR和SITH
复合型：IGBT和MCT
1 电力场效应晶体管
电力MOSFET的结构
小功率MOS管是横向导电器件。 电 力 MOSFET 大 都 采 用 垂 直 导 电 结 构 ， 又 称 为 VMOSFET（Vertical MOSFET）。 按垂直导电结构的差异，分为利用V型槽实现垂直导电 的 VVMOSFET 和 具 有 垂 直 导 电 双 扩 散 MOS 结 构 的 VDMOSFET（Vertical Double-diffused MOSFET）。 这里主要以VDMOS器件为例进行讨论。
非饱和区之间来回转换。
10
漏源极之间有寄生二极管，漏源 0 极间加反向电压时器件导通。
2
UT
46 UGS/V
8
a)
20
UGS=6V
10
UGS=5V
UGS=4V
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②关断时间： toff ts t f
存储时间 下降时间
影响因素：CDS，负载电阻RD
2．极间电容：CGS，CGD，CDS
CGS，CGD取决于管子几何形状， 绝缘层厚度等物理尺寸，数值 稳定，几乎不变化。 CDS由PN结形成，取决于沟道 面积，反偏程度，受电压、温 度变化影响。 一般： 输入电容：Ciss CGS CGD 输出电容：Coss CDS CGD 反馈电容：Crss CGD *VDS越大，极间电容越小；低压下使用时，开关时间加大， 工作频率受限制。*开关速度与寄生电容充放电时间有关。
多元集成结构使沟道缩短，减小载流子渡越时间，并联结 构，允许很多载流子同时渡越，开通时间大大缩短，ns级。
§5.2 MOSFET特性与参数
一、静态特性与参数 输出特性、饱和特性、转移特性及通态电阻、开启电压、 跨导、最大电压定额、最大电流定额。 1．输出特性：
饱和区：放大区，随VGS增大， ID电流恒流区域。
第五章 功率场效应晶体管 （Power MOSFET)
TO-92
TO-126
TO-220F TO-247AC
§5.1 结构与工作原理
一、普通MOSFET基本结构 特点：单极型电压控制器件，具有自关断能力，驱动功率小 工作速度高，无二次击穿问题，安全工作区宽。 1．N沟道MOSFET 工作原理：
D
①VGS=0，无导电沟道。
反型层建立所需最低栅源电压。 定义：工业上，在漏源短接条件下，ID=1mA时的栅极电压。
VT随结温Tj变化，呈负温度系数，Tj每增高45OC，VT下降10%，
-6.7mV/OC。 ③漏极击穿电压BVDS： 功率MOSFET的最高工作电压，使用时留有余量；加吸收回路限 制。具有正温度系数，Tj升高100OC， BVDS增大10%。
②VGS>0，反型层出现， 形成N沟道，电子导电。
S G
类型：增强型，耗尽型
增强型
２.P沟道MOSFET：空穴导电
D
D
分类：增强型，耗尽型
G G
S
S
增强型
3．存在问题：平面型结构
耗尽型
S、G、D处于同一平面，电流横向流动，电流容量不可能 太大；要获得大功率，可增大沟道宽/长比（W/L），但沟道 长度受工艺限制，不能很小；增大管芯面积，但不经济，因此 管子功率小，大功率难实现。
3．转移特性：ID与VGS关系曲线
定义：跨导gm，表示MOSFET的放大能力，提高宽/长比，可 增大gm。
V GS（OFF） 夹断电压
g I D
VGS
（S）
增强型
耗尽型
开启电压
转移特性
gm—VGS关系曲线
4．静态参数：
①通态电阻Ron： 定义：在规定VGS下，MOSFET由可变电阻区进入饱和区时的直
缺点：V型槽底部易引起电场集中，提高耐压困难，改进：U型MOSFET。
2．VDMOSFET：垂直导电的双扩散MOS结构 沟道部分是由同一扩散窗利用 两次扩散形成的P型体区和N+型源 区的扩散深度差形成的，沟道长度 可以精确控制——双重扩散。
电流在沟道内沿着表面流动， 然后垂直地被漏极吸收。由于漏极 也是从硅片底部引出，所以可以高 度集成化。 漏源间施加电压后，由于耗尽层的 扩展，使栅极下的MOSFET部分几乎保 持一定的电压，于是可使耐压提高。 在此基础上，各种性能上不断改进， 出现新结构：TMOS、HEXFET、 SIPMOS、π -MOS等。
可变电阻区：ID随 VDS线性变化区， VGS越大，沟道电 阻越小。
雪崩区：击穿区， VDS增大，使漏 极PN结击穿。
BVDS
VDS
夹断区：截止区，VGS<VT（开启电压） 无反型层，ID电流为0。
2．饱和特性：MOSFET饱和导通特性
特点：
导通时，沟道电阻较大， 饱和压降较大。不像GTR有 超量存储电荷，是单极型器 件，没有载流子存储效应。 使用时，尽量减小沟道电 阻，一般，增大VGS电压， 可使沟道电阻减小。
④栅源击穿电压BVGS：
一般+20V，由于SiO2层极薄，VGS过高会发生介电击穿。 ⑤最大漏极电流IDM：受沟道宽度限制，使用时留有余量。
二、动态特性与参数
1．开关过程与开关时间： MOSFET为单极型器件，多数载流子导电，本身电阻效应 和渡越效应对开关过程影响很小，开关速度很高，ns级（典型 值20 ns） Vi上升到VT 延迟时间 上升时间 ①开通时间： ton td tr 影响因素：VT，CGS，CGD及 信号源上升时间、内阻。
（一）VMOSFET： 保留MOSFET的优点，驱动功率小；吸收GTR优点，扩 展功率，主要工艺： ①垂直导电结构；② N-漂移区；③双重扩散技术； 1．VVMOSFET：美国雷达半导体公司1975年推出 特点：
①VGS加电压后，形成反型层沟道，电流 垂直流动。
②漏极安装于衬底，可充分利用硅片面积 ③N-漂移区，提高耐压，降低CGD电容。 ④双重扩散可精确控制沟道长度。
G
D
寄生二极管
S
（二）多元集成结构 将成千上万个单元MOSFET（单元胞）并联连接形成。
特点：
①降低通态电阻，有利于电流提高。 多元集成结构使每个MOSFET单元沟道长度大大缩短，并联 后，沟道电阻大大减小，对提高电流大为有利。 如：IRF150N沟道MOSFET，通态电阻0.045Ω
②提高工作频率，改善器件性能。
流电阻。它决定管子发热，影响输出功率，通态压降。
Ron组成：
反型层沟道电阻rCH
栅漏积聚区电阻rACC FET夹断区电阻rjFET
轻掺杂区电阻rD
增大VGS，可减小rCH和rjFET
rD减小和提高耐压相矛盾。
Ron与器件耐压、温度关系：
器件耐压越高， Ron越大。随温度升高， Ron增大。
②开启电压VT：阈值电压
二、功率MOSFET：
如何获得高耐压、大电流器件？ 对比GTR，GTR在功率领域获得突破的原因： ①垂直导电结构：发射极和集电极位于基区两侧，基区面积大， 很薄，电流容量很大。
② N-漂移区：集电区加入轻掺杂N-漂移区，提高耐压。
③双重扩散技术：基区宽度严格控制，可满足不同等级要求。 ④ 集电极安装于硅片底部，设计方便，封装密度高，耐压特性 好，在较小体积下，输出功率较大。