MOSFET pārskats

Jaudas MOSFET tiek sadalīts arī savienojuma tipa un izolēto vārtu veidā, taču parasti tas galvenokārt attiecas uz izolēto vārtu tipu MOSFET (metāla oksīda pusvadītāju FET), ko dēvē par jaudas MOSFET (jaudas MOSFET). Savienojuma tipa jaudas lauka efekta tranzistoru parasti sauc par elektrostatiskās indukcijas tranzistoru (Static Induction Transistor - SIT). To raksturo aizbīdņa spriegums, lai kontrolētu drenāžas strāvu, piedziņas ķēde ir vienkārša, nepieciešama maza piedziņas jauda, ​​ātrs pārslēgšanas ātrums, augsta darbības frekvence, termiskā stabilitāte ir labāka nekāGTR, bet tā strāvas jauda ir maza, zemspriegums, parasti attiecas tikai uz jaudu, kas nepārsniedz 10 kW jaudas elektroniskās ierīces.

1. Jaudas MOSFET struktūra un darbības princips

Jaudas MOSFET veidi: saskaņā ar vadošo kanālu var iedalīt P-kanālā un N-kanālā. Saskaņā ar vārtu sprieguma amplitūdu var iedalīt; izsīkuma veids; kad vārtu spriegums ir nulle, kad drenāžas avota pols starp vadoša kanāla esamību, uzlabots; N (P) kanāla ierīcei vārtu spriegums ir lielāks par (mazāks par) nulli pirms vadoša kanāla pastāvēšanas, MOSFET jauda galvenokārt ir uzlabota ar N kanālu.

1.1 JaudaMOSFETstruktūra　　

Power MOSFET iekšējā struktūra un elektriskie simboli; tā vadītspēja tikai viens polaritātes nesēji (polis), kas iesaistīti vadošajā, ir vienpolārs tranzistors. Vadīšanas mehānisms ir tāds pats kā mazjaudas MOSFET, taču struktūrai ir liela atšķirība, mazjaudas MOSFET ir horizontāla vadoša ierīce, jaudas MOSFET lielākā daļa no vertikālās vadošās struktūras, kas pazīstama arī kā VMOSFET (vertikālais MOSFET) , kas ievērojami uzlabo MOSFET ierīces sprieguma un strāvas noturības spēju.

Atbilstoši vertikālās vadošās struktūras atšķirībām, bet arī sadalīta V-veida rievas izmantošanā, lai panāktu VVMOSFET vertikālo vadītspēju, un tai ir vertikāla vadoša divkārši izkliedēta VDMOSFET MOSFET struktūra (Vertical Double-diffused).MOSFET), šis raksts galvenokārt tiek apspriests kā VDMOS ierīču piemērs.

Jaudas MOSFET vairākām integrētām struktūrām, piemēram, International Rectifier (International Rectifier) ​​HEXFET, izmantojot sešstūra vienību; Siemens (Siemens) SIPMOSFET, izmantojot kvadrātveida vienību; Motorola (Motorola) TMOS, izmantojot taisnstūra vienību ar "Pin" formas izkārtojumu.

1.2 Power MOSFET darbības princips

Atslēgšanās: starp drenāžas avota poliem plus pozitīvo barošanas avotu, vārtu avota stabi starp spriegumu ir nulle. p bāzes apgabals un N dreifēšanas apgabals, kas izveidots starp PN krustojumu J1 apgrieztā nobīde, nav strāvas plūsmas starp drenāžas avota poliem.

Vadītspēja: Ja starp vārtu avota spailēm tiek pielikts pozitīvs spriegums UGS, vārti ir izolēti, tāpēc vārtu strāva neplūst. Tomēr vārtu pozitīvais spriegums nospiedīs caurumus P-apgabalā zem tā un piesaistīs oligonus-elektronus P-apgabalā P-apgabala virsmai zem vārtiem, ja UGS ir lielāks par UT (ieslēgšanas spriegums vai sliekšņa spriegums), elektronu koncentrācija uz P-apgabala virsmas zem vārtiem būs lielāka nekā caurumu koncentrācija, lai P-veida pusvadītājs tiek apgriezts N-tipa un kļūst par apgrieztu slāni, un apgrieztais slānis veido N-kanālu un padara PN savienojumu J1 pazūd, aizplūst un avots vadošs.

1.3. Jaudas MOSFET pamata raksturlielumi

1.3.1. Statiskie raksturlielumi.

Sakarību starp drenāžas strāvu ID un spriegumu UGS starp vārtu avotu sauc par MOSFET pārvades raksturlielumu, ID ir lielāks, saistība starp ID un UGS ir aptuveni lineāra, un līknes slīpums tiek definēts kā transvadītspēja Gfs. .

MOSFET iztukšošanas voltampera raksturlielumi (izejas raksturlielumi): nogriešanas apgabals (atbilst GTR nogriešanas apgabalam); piesātinājuma apgabals (atbilst GTR pastiprināšanas apgabalam); nepiesātinājuma apgabals (atbilst GTR piesātinājuma reģionam). Jaudas MOSFET darbojas pārslēgšanas stāvoklī, ti, tas pārslēdzas uz priekšu un atpakaļ starp nogriešanas reģionu un nepiesātinājuma reģionu. Jaudas MOSFET starp iztukšošanas avota spailēm ir parazitārā diode, un ierīce vada, kad starp iztukšošanas avota spailēm tiek pielikts pretējais spriegums. Jaudas MOSFET ieslēgšanas pretestībai ir pozitīvs temperatūras koeficients, kas ir labvēlīgs strāvas izlīdzināšanai, kad ierīces ir savienotas paralēli.

1.3.2. Dinamiskais raksturojums;

tās pārbaudes ķēdes un pārslēgšanas procesa viļņu formas.

ieslēgšanas process; ieslēgšanas aizkaves laiks td(on) - laika periods starp frontes brīdi un brīdi, kad sāk parādīties uGS = UT un iD; kāpuma laiks tr- laika periods, kurā uGS paaugstinās no uT līdz aizvara spriegumam UGSP, kurā MOSFET nonāk nepiesātinātajā reģionā; iD līdzsvara stāvokļa vērtību nosaka drenāžas barošanas spriegums UE un notekas UGSP lielums ir saistīts ar iD līdzsvara stāvokļa vērtību. Pēc tam, kad UGS sasniedz UGSP, tas turpina pieaugt, iedarbojoties uz augšu, līdz sasniedz līdzsvara stāvokli, bet iD nemainās. Ieslēgšanas laiks tonnās — ieslēgšanas aizkaves laika un pieauguma laika summa.

Izslēgšanās aizkaves laiks td(izslēgts) — laika periods, kad iD sāk samazināties līdz nullei no laika, kad nokrītas līdz nullei, Cin tiek izvadīts caur Rs un RG, un uGS nokrīt uz UGSP saskaņā ar eksponenciālo līkni.

Krišanas laiks tf- laika periods, no kura uGS turpina kristies no UGSP un iD samazinās, līdz kanāls pazūd pie uGS < UT un ID samazinās līdz nullei. Izslēgšanās laiks izslēgšanas – izslēgšanas aizkaves laika un kritiena laika summa.

1.3.3 MOSFET pārslēgšanās ātrums.

MOSFET pārslēgšanās ātrumam un Cin uzlādei un izlādei ir lieliskas attiecības, lietotājs nevar samazināt Cin, bet var samazināt braukšanas ķēdes iekšējo pretestību Rs, lai samazinātu laika konstanti, lai paātrinātu pārslēgšanās ātrumu, MOSFET paļaujas tikai uz polytronic vadītspēju, nav oligotroniskas uzglabāšanas efekta, un tādējādi izslēgšanas process ir ļoti ātrs, pārslēgšanās laiks ir 10-100 n, darba frekvence var būt līdz 100 kHz vai vairāk, ir augstākā no galvenajām jaudas elektroniskajām ierīcēm.

Uz lauka vadāmām ierīcēm miera stāvoklī gandrīz nav nepieciešama ieejas strāva. Tomēr pārslēgšanas procesā ieejas kondensators ir jāuzlādē un jāizlādē, kas joprojām prasa noteiktu piedziņas jaudu. Jo augstāka ir pārslēgšanas frekvence, jo lielāka ir nepieciešama piedziņas jauda.

1.4. Dinamiska veiktspējas uzlabošana

Papildus ierīces lietojumprogrammai ir jāņem vērā ierīces spriegums, strāva, frekvence, bet arī jāapgūst, kā aizsargāt ierīci, nevis veikt ierīces pārejošas izmaiņas bojājumu gadījumā. Protams, tiristors ir divu bipolāru tranzistoru kombinācija, kas apvienota ar lielu kapacitāti lielā laukuma dēļ, tāpēc tā dv/dt iespēja ir neaizsargātāka. Attiecībā uz di/dt tam ir arī paplašināta vadīšanas reģiona problēma, tāpēc tas arī uzliek diezgan nopietnus ierobežojumus.

Jaudas MOSFET gadījums ir diezgan atšķirīgs. Tā dv/dt un di/dt spēja bieži tiek novērtēta kā jauda nanosekundē (nevis mikrosekundē). Bet, neskatoties uz to, tam ir dinamiskas veiktspējas ierobežojumi. Tos var saprast jaudas MOSFET pamatstruktūras izteiksmē.

Jaudas MOSFET struktūra un tai atbilstošā ekvivalentā ķēde. Papildus kapacitātei gandrīz katrā ierīces daļā, jāņem vērā, ka MOSFET ir paralēli savienota diode. No zināma viedokļa ir arī parazitārais tranzistors. (Tāpat kā IGBT ir arī parazitārais tiristors). Šie ir svarīgi faktori MOSFET dinamiskās uzvedības izpētē.

Pirmkārt, MOSFET struktūrai pievienotajai raksturīgajai diodei ir zināma lavīnas spēja. To parasti izsaka kā vienas lavīnas spēju un atkārtotas lavīnas spēju. Ja reversais di/dt ir liels, diode tiek pakļauta ļoti ātram impulsa impulsam, kas var iekļūt lavīnas zonā un potenciāli sabojāt ierīci, tiklīdz tiek pārsniegta tās lavīnas spēja. Tāpat kā jebkurai PN savienojuma diodei, tās dinamisko raksturlielumu pārbaude ir diezgan sarežģīta. Tie ļoti atšķiras no vienkāršās PN krustojuma koncepcijas, kas vada virzienā uz priekšu un bloķē pretējā virzienā. Kad strāva strauji samazinās, diode zaudē savu reversās bloķēšanas spēju uz laika periodu, kas pazīstams kā reversās atkopšanas laiks. ir arī laika periods, kad PN krustojumam ir jāvada ātri un tas neuzrāda ļoti zemu pretestību. Tiklīdz jaudas MOSFET diodē tiek ievadīts uz priekšu, arī injicētie mazākuma nesēji palielina MOSFET kā multitronic ierīces sarežģītību.

Pārejoši apstākļi ir cieši saistīti ar līnijas apstākļiem, un šim aspektam pieteikumā jāpievērš pietiekama uzmanība. Ir svarīgi iegūt padziļinātas zināšanas par ierīci, lai atvieglotu attiecīgo problēmu izpratni un analīzi.