电力场效应晶体管(P-MOSFET)(20190116083704)
p mos工作原理
p mos工作原理
p mos工作原理是指p mos场效应管（p-channel MOSFET）的
工作原理。
p mos是一种基于接近于本征半导体的p型材料构
造的场效应管。
它是一种电压控制型的开关器件，其工作原理可简要概括如下：
1. 导电状态：当VGS（栅极与源极电压之差）小于阈值电压Vth时，p mos处于导通状态。
此时栅极电压低于源极电压，
形成空间电荷区，反向偏置p型基底。
由于基底与源极直接相连，电荷通过p mos的源-漏路径流动，形成导通路径。
2. 截止状态：当VGS大于等于Vth时，p mos进入截止状态。
正向偏置p型基底，形成与导电状态相反的空间电荷区。
由于栅极电压高于或等于源极电压，空间电荷区无法连接源和漏，导电路径断开，p mos处于截止状态。
p mos的工作原理可用电性能描述，即输入电压（栅极-源极电压）和输出特性（源漏电流）之间的关系。
它具有以下特点：
1. 静态功耗低：在截止状态下，p mos的输入电流非常小，因
此不会存在静态功耗，适合用于低功耗应用。
2. 开关速度较慢：p mos的漏-源区具有电容效应，导致开关速度相对较慢。
因此，在高频应用中可能不适用。
3. 输出特性受源漏电压影响：p mos输出特性与源-漏电压有关。
当源-漏电压接近于供电电压时，漏-源电流较小。
而当源-漏电
压远离供电电压时，漏-源电流迅速增加。
总的来说，p mos工作原理基于栅极电压的调节，可用于低功耗应用，并且在使用时需要注意其漏-源电流与源-漏电压的关系。
《电工电子技术》课件——功率场效应晶体管
RDGuDS_源自++
UGS
S
_ UDD
_
MOSFET 的主要参数
最大允许功率损耗 PDM
总结
功率场效应晶体管的工作原理 功率场效应晶体管的特性 功率场效应晶体管的参数
MOSFET 电压和电流容量较小。 所以，被广泛的应用于高频中小功率电力电子装置中。
MOSFET 的结构
MOSFET 有 3 个电极，分别是：栅极 G 、源极 S 和漏极 D 。
MOSFET 的分类
MOSFET
按载流子的性质分
按零栅压时器件的 导电状态分
P 沟道 N 沟道 耗尽型 增强型
栅极电压为零时已 存在导电沟道
UGS 数值越大，P 型 MOSFET 导电能力越强，ID 也就越大。
MOSFET 的特性
MOSFET 的输出特性是指在恒定栅-源电压 UGS 下， 漏极电流 iD 和漏-源电压 uDS 之间的关系。
iD
UGS1<UGS2<UGS3
可
击穿线
变
UGS3
电
阻
饱和区 UGS2
区
UGS1
截止区 UGS=UT
MOSFET 的主要参数
栅-源击穿电压 U(BR)GS
栅极和源极之间绝缘层的击穿电压，一般在栅源极间并联电阻实现静电泄放。
最大允许漏极电流 IDM
按 MOSFET 电流应力的 1.5 倍选取。
最大允许功率损耗 PDM
最高结温不超过晶体管的最高允许结温时的允许功 耗值。
ID MOSFET D
+
0
uDS
图2 N 沟道 MOSFET 的输出特性
可变电阻区 截止区 击穿区 饱和区
电力场效应晶体管的特点
电力场效应晶体管的特点
1. 电力场效应晶体管的开关速度那叫一个快呀！就好比赛车在赛道上飞驰，嗖的一下就过去了。
比如说在一些高频电路中，它能迅速地开关，让电路的工作效率蹭蹭往上涨。
2. 它的输入阻抗超级高啊！这就像一道坚固的城墙，能很好地抵御外界的干扰。
想想看，在一些对信号精度要求极高的场合，它的这个特点能发挥多大的作用啊！
3. 电力场效应晶体管的驱动功率小得惊人哟！就像一只小巧灵活的小鸟，不需要太多的力气就能让它欢快飞翔。
在一些便携式设备中，简直是太合适不过了。
4. 它的热稳定性也很不错呢！宛如一位稳健的卫士，不管环境温度怎么变化，它都能坚守岗位。
比如在一些温度波动较大的环境里，它依然能可靠工作，这多厉害呀！
5. 嘿，电力场效应晶体管的噪声还特别低呢！仿佛是在图书馆里轻声细语，不会带来任何嘈杂。
在一些需要安静的电子设备中，它的这个优点可太重要啦！
6. 还有哦，它的一致性好得让人惊叹！就如同一个优秀的团队，每个成员都表现出色且非常整齐。
这在大规模生产中，优势可太明显啦！
总之，电力场效应晶体管具有这么多优秀的特点，在电子领域中那绝对是不可或缺的重要角色呀！。
功率场效应晶体管(MOSFET)基本知识.
功率场效应晶体管(MOSFET)基本知识功率场效应管(Power MOSFET)也叫电力场效应晶体管，是一种单极型的电压控制器件，不但有自关断能力,而且有驱动功率小,开关速度高、无二次击穿、安全工作区宽等特点。
由于其易于驱动和开关频率可高达500kHz，特别适于高频化电力电子装置，如应用于DC/DC变换、开关电源、便携式电子设备、航空航天以及汽车等电子电器设备中。
但因为其电流、热容量小，耐压低，一般只适用于小功率电力电子装置。
一、电力场效应管的结构和工作原理电力场效应晶体管种类和结构有许多种，按导电沟道可分为P沟道和N沟道，同时又有耗尽型和增强型之分。
在电力电子装置中，主要应用N沟道增强型。
电力场效应晶体管导电机理与小功率绝缘栅MOS管相同，但结构有很大区别。
小功率绝缘栅MOS管是一次扩散形成的器件，导电沟道平行于芯片表面，横向导电。
电力场效应晶体管大多采用垂直导电结构，提高了器件的耐电压和耐电流的能力。
按垂直导电结构的不同，又可分为2种：V形槽VVMOSFET和双扩散VDMOSFET。
电力场效应晶体管采用多单元集成结构，一个器件由成千上万个小的MOSFET组成。
N沟道增强型双扩散电力场效应晶体管一个单元的部面图，如图1(a)所示。
电气符号，如图1(b)所示。
电力场效应晶体管有3个端子：漏极D、源极S和栅极G。
当漏极接电源正，源极接电源负时，栅极和源极之间电压为0，沟道不导电，管子处于截止。
如果在栅极和源极之间加一正向电压UGS，并且使UGS大于或等于管子的开启电压UT，则管子开通，在漏、源极间流过电流ID。
UGS超过UT越大，导电能力越强，漏极电流越大。
二、电力场效应管的静态特性和主要参数Power MOSFET静态特性主要指输出特性和转移特性，与静态特性对应的主要参数有漏极击穿电压、漏极额定电压、漏极额定电流和栅极开启电压等。
1、静态特性（1）输出特性输出特性即是漏极的伏安特性。
特性曲线，如图2(b)所示。
MOS场效应晶体管课件
必须指出，上述讨论未考虑到反型层中的电子是哪 里来的。若该MOS电容是一个孤立的电容，这些电子只 能依靠共价键的分解来提供，它是一个慢过程，ms级。
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MOS电容—测量
若测量电容的方法是逐点测量法—一种慢进 程，那么将测量到这种凹谷曲线。
① ⑤
②
③
④
图 5.2
区，栅极与源极扩散区都存
在着某些交迭，故客观上存
在着Cgs和Cgd。当然，引出 线之间还有杂散电容，可
以计入Cgs和Cgd。
图 5.3
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MOS电容的计算
Cg、Cd的值还与所加的电压有关:
1）若Vgs<VT，沟道未建立，MOS管漏源沟道不通。 MOS电容 C = Cox，但C 对Cd无贡献。
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MOS电容凹谷特性测量
若测量电容采用高频方法，譬如，扫频方法， 电压变化很快。共价键就来不及瓦解，反型层就 无法及时形成，于是，电容曲线就回到Cox值。 然而，在大部分场合，MOS电容与n+区接在一 起，有大量的电子来源，反型层可以很快形成， 故不论测量频率多高，电压变化多快，电容曲线 都呈凹谷形。
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MOSFET特性曲线
在非饱和区 Ids Vds C a1Vgs b1 线性工作区
在饱和区 Ids a2 Vgs VT 2
(Ids 与 Vds无关) . MOSFET是平方律器件!
Ids
饱和区
线性区
击穿区
0
2023/2 MOSFET电容的组成
的二倍。它不仅抵消了空穴，成为本征半导体，而
且在形成的反型层中，电子浓度已达到原先的空穴 浓度这样的反型层就是强反型层。显然，耗尽层厚 度不再增加，CSi也不再减小。这样，
电力场效应晶体管
2.1.3 电力电子器件的分类
◆按照载流子参与导电的情况
●单极型器件 (Power MOSFET)
▲由一种载流子参与导电。 ●双极型器件(SCR、GTR)
▲由电子和空穴两种载流子参与导电。 ●复合型器件 (IGBT)
▲由单极型器件和双极型器件集成混合而成， 也称混合型器件。
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2.2 不可控器件——电力二极管
2.2.1 PN结与电力二极管的工作原理 2.2.2 电力二极管的基本特性 2.2.3 电力二极管的主要参数 2.2.4 电力二极管的主要类型
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2.2.1 PN结与电力二极管的工作原理
◆电力二极管是以半 导体PN结为基础的, 实际上是由一个面积 较大的PN结和两端引 线以及封装组成的。 从外形上看，可以有 螺栓型、平板型等多 种封装。
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2.2.1 PN结与电力二极管的工作原理
◆ PN结的电容效应 ●称为结电容CJ，又称为微分电容 ●按其产生机制和作用的差别分为势垒电容CB和扩散电容CD ▲势垒电容只在外加电压变化时才起作用，外加电压频率越高，势 垒电容作用越明显。在正向偏置时，当正向电压较低时，势垒电容 为主。 ▲扩散电容仅在正向偏置时起作用。正向电压较高时，扩散电容为 结电容主要成分。 ●结电容影响PN结的工作频率，特别是在高速开关的状态下，可能 使其单向导电性变差，甚至不能工作。
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2.1.3 电力电子器件的分类
◆按照驱动信号的性质 ●电流驱动型 (SCR、 GTO、GTR) ▲通过从控制端注入或者抽出电流来实现导通或者关断的控制。 ●电压驱动型(Power MOSFET、IGBT) ▲仅通过在控制端和公共端之间施加一定的电压信号就可实现导通或 者关断的控制。
电力场效应管MOSFET的结构及工作原理(分析“沟道”文档)共7张PPT
21、在增下强图型中NM，O电S源管E需1要通加过合R1适接的场电效压应才管能的工D作、。S极，电源E2通过开关S接场效应管的G、S极。
31、用增一强块型PN型MO硅S半管导需体要材加料合作适衬的底电，压在才其能面工上作扩。散了两个N型区，再在上面覆盖一层二氧化硅(SiQ2)绝缘层，最 后在N区上方用腐蚀的方法做成两个孔，用金属化的方法分别在绝缘层上及两个孔
2M、O电SF力ET场(场效个小的MOSFET组成。
接的铝电极有正电荷，由此产生的电场穿过 2场、效在应下管图M中O，SF电ET源的E外1通形过图R1接场效应管的D、S极，电源E2通过开关S接场效应管的G、S极。
电力场效应管MOSFET的结构及工作原理
3、用一块P型硅半导体材料作衬底，在其面上扩散了两个N型区，再在上 面覆盖一层二氧化硅(SiQ2)绝缘层，最 后在N区上方用腐蚀的方法做成两 个孔，用金属化的方法分别在绝缘层上及两个孔内做成三个电极：G(栅 极)、S(源极)及D(漏极)
MOSFET(场效应管)的工作原理
1、增强型NMOS管需要加合适的电压才能工作。加有电压的增强型NMOS 管如下图所示，图 (a)为结构图形式，图(b)为电路图形式。
2、在下图中，电源E1通过R1接场效应管的D、S极，电源E2通过开关S接场效应管的G、
S极。在开关S断开时，场效应管的G极无电压，D、S极所接的两个N区之间没有导电沟道，所以
区之间不能导通， 电流为 S G极获得正电压，与G极连 两个N ID 0；如果将开关 闭合，场效应管的 加有电压的增强型NMOS管如下图所示，图 (a)为结构图形式，图(b)为电路图形式。
场3、效用应一管块MPO型S硅FE半T的导外体形材图料作衬底，在其面上扩散了两个N型区，再在上面覆盖一层二氧化硅(SiQ2)绝缘层，最 后在N区上方用腐蚀的方法做成两个孔，用金属化的方法分别在绝缘层上及两个孔
电力场效应晶体管介绍
电力场效应晶体管介绍电力场效应晶体管（Power MOSFET）是一种主要用于功率放大和开关控制的半导体器件。
它是MOS（金属氧化物半导体）结构的一种变体，通过调节栅极电压来控制电流的流动。
电力场效应晶体管具有低电阻、高开关速度和高工作频率等特点，因此被广泛应用于电子设备和电力系统中。
电力场效应晶体管的核心结构包括源极、漏极和栅极。
源极是电流的进入端，漏极是电流的输出端，栅极则用于控制电流的流动。
栅极和漏极之间通过一层绝缘层（通常是氧化铝）隔离，以防止电流的直接流动。
在工作时，通过调节栅极电压，可以改变电力场效应晶体管的导通状态，从而控制电流的大小。
电力场效应晶体管的特点之一是低电阻。
由于其结构的优化设计和材料的选择，电力场效应晶体管能够承受较大的电流而产生较小的电阻。
这使得它在功率放大和开关控制方面具有优势，能够更有效地传输电能。
同时，电力场效应晶体管还具有较低的导通电压损失，从而可以减少能量的消耗。
另一个重要特点是高开关速度。
电力场效应晶体管的栅极结构可以快速地响应控制信号，将其转化为对电流的精确控制。
这种快速的开关特性使得电力场效应晶体管能够在短时间内实现高频率的开关操作，适用于需要频繁开关的应用场景。
例如，在直流至交流变换器中，电力场效应晶体管可以高效地将直流电能转换为交流电能。
电力场效应晶体管还具有较高的工作频率。
由于其结构的优化和材料的选择，电力场效应晶体管能够在较高的频率下工作而不损失性能。
这使得电力场效应晶体管在高频电路和射频应用中得到广泛应用。
例如，在无线通信系统中，电力场效应晶体管可以用于功率放大器，提供稳定的信号放大功能。
电力场效应晶体管的应用范围非常广泛。
在电子设备中，电力场效应晶体管常用于功率放大器、开关电源、电机驱动和逆变器等电路中，提供高效的功率控制和转换功能。
在电力系统中，电力场效应晶体管可以用于电能负载控制、电机驱动和电力变换等领域。
此外，电力场效应晶体管还可以用于太阳能电池板的功率调节和电动汽车的电池管理系统等应用中。