理论教育 单极型器件的通态特性与参数优化

单极型器件的通态特性与参数优化

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:单极型器件内部的载流子或者是自由电子或者是空穴,两者只能其一。图5-6 功率MOSFET器件 的伏安特性2.功率MOSFET主要参数开启电压UGS:又称阈值电压,它是指功率MOSFET管扩散沟道区发生变形使沟道导通所必需的栅源电压。开启电压UGS随结温变化而变化,并具有负的温度系数。图5-7 栅源电压与通态电阻的关系通态电阻Ron:通态电阻Ron是指在确定的栅源电压UGS下,功率MOSFET处于恒流区时的直流电阻,它与输出特性密切相关,是影响到输出功率的重要参数。

单极型器件的通态特性与参数优化

单极型器件内部的载流子或者是自由电子或者是空穴,两者只能其一。电流主要由漂移构成,目前应用中比较典型的代表是功率MOSFET。

1.功率MOSFET输出特性

功率MOSFET管的静态伏安特性如图5-6所示。当功率MOS管充分导通进入电阻区(线性区)时,就像一个电阻,当栅极电压小于阀值电压时,功率MOS管处于截止状态。为保证器件导通后进入线性工作区,栅极电压要足够大,一般要大于10V。显然,UGS越大,可变电阻区部分UDS就越大。由于功率MOS管从结构和参数上保证了寄生晶体管不起作用,因此在工作中很难发生二次击穿现象,它的安全工作区宽。

978-7-111-35666-0-Chapter05-8.jpg

图5-6 功率MOSFET器件(单极型器件) 的伏安特性

2.功率MOSFET主要参数

(1)开启电压UGS(th):又称阈值电压,它是指功率MOSFET管扩散沟道区发生变形使沟道导通所必需的栅源电压。随着栅极电压的增加,导电沟道逐渐“增强”,即其电阻逐渐减小,电流逐渐增大。开启电压UGS(th)随结温变化而变化,并具有负的温度系数。

(2)漏极电流ID:当栅极加适当的极性和大小的电压时,沟道连接了源极和漏极的轻掺杂区,并且产生了漏极电流,当漏极电压较小时,漏极电流与漏极电压呈线性关系:

978-7-111-35666-0-Chapter05-9.jpg

式中 μ——载流子迁移率;

C0——单位面积的栅极氧化电容;(www.daowen.com)

Z——沟道宽度;

L——沟道长度

随着漏极电压的增加,漏极电流出现饱和与UGS平方成一定关系:

978-7-111-35666-0-Chapter05-10.jpg

(3)跨导gs:功率MOSFET的跨导或增益定义为漏极电流对栅源电压的变化率,即

978-7-111-35666-0-Chapter05-11.jpg

上式表明,漏极电流和跨导是密切相关的,跨导是栅源极电压的线性函数。

978-7-111-35666-0-Chapter05-12.jpg

图5-7 栅源电压与通态电阻的关系

(4)通态电阻Ron:通态电阻Ron是指在确定的栅源电压UGS下,功率MOSFET处于恒流区时的直流电阻,它与输出特性密切相关,是影响到输出功率的重要参数。Ron的大小与栅源电压有很大的关系,如图5-7所示。显然,随着UGS的增加,Ron减小,但UGS也不能太高,受栅极极限电压限制。

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈