Преглед на MOSFET

Моќниот MOSFET исто така е поделен на тип на спој и тип на изолирана порта, но обично главно се однесува на типот на изолирана порта MOSFET (Метален оксид полупроводнички FET), познат како моќен MOSFET (Power MOSFET). Транзистор со ефект на моќно поле од типот на спој обично се нарекува електростатско индукциски транзистор (Static Induction Transistor - SIT). Се карактеризира со напон на портата за контрола на струјата на одводот, погонското коло е едноставно, бара мала моќност на погонот, брза брзина на префрлување, висока работна фреквенција, термичка стабилност е подобра одГТР, но неговиот сегашен капацитет е мал, низок напон, генерално се однесува само на моќност не повеќе од 10 kW електронски уреди.

1. Структура и принцип на работа Power MOSFET

Моќни типови MOSFET: според проводниот канал може да се подели на P-канален и N-канал. Според портата, амплитудата на напонот може да се подели на; тип на исцрпување; кога портата напон е нула кога одвод-извор пол помеѓу постоењето на проводен канал, подобрена; за N (P) канал уред, напонот на портата е поголем од (помал) нула пред постоењето на проводен канал, моќта MOSFET е главно подобрена N-канал.

1.1 МоќностМОСФЕТструктура　　

Моќен MOSFET внатрешна структура и електрични симболи; неговата спроводливост само еден поларитет носители (полис) вклучени во проводен, е униполарен транзистор. Спроведен механизам е ист како MOSFET со мала моќност, но структурата има голема разлика, MOSFET со ниска моќност е хоризонтален спроводлив уред, моќниот MOSFET повеќето од вертикалната спроводна структура, исто така познат како VMOSFET (вертикален MOSFET) , што во голема мера ја подобрува способноста за издржување на напонот и струјата на уредот MOSFET.

Според разликите во вертикалната спроводлива структура, но исто така поделена на употреба на жлеб во облик на V за да се постигне вертикална спроводливост на VVMOSFET и има вертикална спроводлива двојно-дифузна MOSFET структура на VDMOSFET (Вертикална двојно дифузнаМОСФЕТ), овој труд главно се дискутира како пример за VDMOS уреди.

Енергетски MOSFET за повеќе интегрирана структура, како што е меѓународен исправувач (меѓународен исправувач) HEXFET со помош на хексагонална единица; Siemens (Siemens) SIPMOSFET користејќи квадратна единица; Моторола (Моторола) TMOS користејќи правоаголна единица според распоредот на обликот „Пин“.

1.2 Принцип на работа на Power MOSFET

Исклучување: помеѓу столбовите на одводниот извор плус позитивното напојување, половите на изворот на портата помеѓу напонот е нула. стр базен регион и N наносен регион формиран помеѓу PN-спој J1 обратна пристрасност, без проток на струја помеѓу столбовите на одводниот извор.

Спроводливост: Со применет позитивен напон UGS помеѓу терминалите на изворот на портата, портата е изолирана, така што не тече струја на портата. Сепак, позитивниот напон на портата ќе ги потисне дупките во P-регионот под него и ќе ги привлече олигоните-електроните во P-регионот на површината на P-регионот под портата кога UGS е поголем од UT (напон на вклучување или праг напон), концентрацијата на електроните на површината на P-регионот под портата ќе биде поголема од концентрацијата на дупките, така што полупроводникот од P-тип се превртува во N-тип и станува превртен слој, а превртениот слој формира N-канал и го прави PN спојот J1 исчезнува, одводот и изворот спроводлив.

1.3 Основни карактеристики на моќните MOSFET-ови

1.3.1 Статични карактеристики.

Односот помеѓу ID на одводната струја и напонот UGS помеѓу изворот на портата се нарекува преносна карактеристика на MOSFET, ID е поголем, односот помеѓу ID и UGS е приближно линеарен, а наклонот на кривата е дефиниран како транспроводливост Gfs .

Карактеристиките на одводниот волт-ампер (излезни карактеристики) на MOSFET: отсечен регион (што одговара на отсечниот регион на GTR); регион на сатурација (што одговара на регионот на засилување на GTR); незаситена област (што одговара на регионот на заситеност на GTR). Моќниот MOSFET работи во состојба на префрлување, т.е. се префрла напред-назад помеѓу исклучениот регион и незаситениот регион. Моќниот MOSFET има паразитска диода помеѓу терминалите на одводниот извор, а уредот се спроведува кога се применува обратен напон помеѓу терминалите на одводниот извор. Отпорот во состојба на моќниот MOSFET има позитивен температурен коефициент, што е поволен за изедначување на струјата кога уредите се поврзани паралелно.

1.3.2 Динамичка карактеризација;

неговото тест коло и бранови форми на процесот на префрлување.

Процесот на вклучување; време на одложување на вклучување td(вклучено) - временскиот период помеѓу моментот на напред и моментот кога uGS = UT и iD почнуваат да се појавуваат; време на пораст tr- временскиот период кога uGS се зголемува од uT до напонот на портата UGSP при кој MOSFET влегува во незаситениот регион; вредноста на стабилната состојба на iD се одредува со напонот за напојување на одводот, UE, и одводот Големината на UGSP е поврзана со вредноста на стабилната состојба на iD. Откако UGS ќе достигне UGSP, тој продолжува да расте под дејство на до додека не достигне стабилна состојба, но ID е непроменет. Време на вклучување тон-Збир на време на одложување на вклучување и време на пораст.

Време на одложување на исклучување td(исклучено) -Временскиот период кога iD почнува да се намалува на нула од времето нагоре паѓа на нула, Cin се испушта преку Rs и RG, а uGS паѓа на UGSP според експоненцијална крива.

Време на паѓање tf- Временскиот период од кога uGS продолжува да паѓа од UGSP и iD се намалува додека каналот не исчезне на uGS < UT и ID падне на нула. Исклучено време на исклучување- Збирот на времето на одложување на исклучувањето и времето на паѓање.

1.3.3 Брзина на префрлување на MOSFET.

Брзината на префрлување на MOSFET и полнењето и празнењето на Cin имаат одлична врска, корисникот не може да го намали Cin, но може да го намали внатрешниот отпор на колото за возење Rs за да ја намали временската константа, за да ја забрза брзината на префрлување, MOSFET се потпира само на политронската спроводливост, нема олиготроничен ефект на складирање, а со тоа и процесот на исклучување е многу брз, времето на префрлување од 10-100 ns, работната фреквенција може да биде до 100 kHz или повеќе, е највисокиот од главните електронски уреди.

Уредите контролирани од терен речиси не бараат влезна струја во мирување. Меѓутоа, за време на процесот на префрлување, влезниот кондензатор треба да се наполни и испразни, што сепак бара одредена количина на погонска моќност. Колку е поголема фреквенцијата на префрлување, толку е поголема потребната погонска моќност.

1.4 Динамично подобрување на перформансите

Во прилог на уредот апликација да се разгледа уредот напон, струја, фреквенција, но, исто така, мора да господар во примената на тоа како да се заштити уредот, а не да се направи уредот во минливи промени во штетата. Се разбира, тиристорот е комбинација од два биполарни транзистори, заедно со голема капацитивност поради големата површина, така што неговата способност за dv/dt е поранлива. За di/dt исто така има проблем со проширен регион на спроводливост, така што исто така наметнува доста сериозни ограничувања.

Случајот со моќниот MOSFET е сосема поинаков. Неговата способност за dv/dt и di/dt често се проценува во смисла на способност во наносекунда (наместо по микросекунда). Но, и покрај ова, тој има динамични ограничувања во изведбата. Овие можат да се разберат во смисла на основната структура на моќниот MOSFET.

Структурата на моќниот MOSFET и неговото соодветно еквивалентно коло. Покрај капацитетот во речиси секој дел од уредот, мора да се земе предвид дека MOSFET има диода поврзана паралелно. Од одредена гледна точка, постои и паразитски транзистор. (Исто како што IGBT има и паразитски тиристор). Ова се важни фактори во проучувањето на динамичкото однесување на MOSFET.

Како прво, внатрешната диода прикачена на структурата MOSFET има одредена можност за лавина. Ова обично се изразува во смисла на способност за единечна лавина и способност за повторување на лавина. Кога обратниот di/dt е голем, диодата е подложена на многу брз пулсен скок, кој има потенцијал да навлезе во регионот на лавина и потенцијално да го оштети уредот штом ќе се надмине неговата способност за лавина. Како и кај секоја PN диода со спојување, деталното испитување на нејзините динамички карактеристики е доста сложено. Тие се многу различни од едноставниот концепт на PN-спој што се спроведува во насока напред и блокира во обратна насока. Кога струјата брзо опаѓа, диодата ја губи својата способност за блокирање наназад за временски период познат како време на обратно обновување. постои и временски период кога PN-спојот треба да се спроведе брзо и не покажува многу низок отпор. Штом има напредно вбризгување во диодата во моќен MOSFET, инјектираните малцински носачи исто така ја зголемуваат сложеноста на MOSFET како мултитронски уред.

Преодните услови се тесно поврзани со условите на линијата и на овој аспект треба да му се посвети доволно внимание при апликацијата. Важно е да имате длабинско познавање на уредот со цел да се олесни разбирањето и анализата на соодветните проблеми.