理论教育 器件阻态特性及参数分析

器件阻态特性及参数分析

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:仍以功率MOSFET器件为例,当MOSFET中的沟道消失处于阻态时,从漏极到源极则可以看成一个典型的NPN三极管结构,所以其阻态特性与双极晶体管的阻态特性类似。以SCR为例来分析双极型器件的阻态特性。SCR阻态特性主要参数值有:正向断态重复峰值电压UDRM:晶闸管断态时,阳极A和阴极K两端出现的重复最大电压瞬时值。由此看,双极型器件的阻态主要有两个重要参数:阻态耐压和漏电流。

器件阻态特性及参数分析

仍以功率MOSFET器件为例,当MOSFET中的沟道消失处于阻态时,从漏极到源极则可以看成一个典型的NPN三极管结构,所以其阻态特性与双极晶体管的阻态特性类似。

描述MOSFET的阻态特性的主要参数有:

反向耐压U(BR)DSS:功率MOSFET的反向耐压或击穿电压与双极晶体管的定义相同,这里的击穿指的是雪崩击穿。

功率MOS管电容:在功率MOSFET管中存在两种固有电容———与MOS结构有关的电容和与PN结有关的电容。功率MOSFET器件存在多种寄生电容:栅源电容CGS和栅漏电容CGD是MOS电容,漏源电容CDS是与PN结有关的电容。这些电容在功率MOSFET开关动作瞬态过程中发生明显的影响。

以SCR为例来分析双极型器件的阻态特性。SCR的阻态特性就是SCR管的反向阳极电压(阳极相对阴极为负电压)与阳极漏电流的伏安特性,从前面章节中SCR阻断机制分析可知,其反向阻断特性与一般二极管相似。当反向阳极电压增加到一定值时,其反向漏电流增加较快,若反向阳极电压继续增大,将导致器件的击穿。

SCR器件至少有四层三结结构,当SCR承受适当的正向阳极电压时,如果门极电流为零IG=0(不考虑擎住电流IL)时,总有一个结为反向偏置,则器件仍然处于阻态,只有很小的漏极电流,这时逐渐增大晶闸管的正向阳极电压,当达到正向转折电压UBO时,反向偏置的结被击穿,漏电流突然剧增,特性曲线从高阻区经负阻区到达低阻区,SCR从阻断状态转化为导通状态。

SCR阻态特性主要参数值有:

正向断态重复峰值电压UDRM:晶闸管断态时,阳极A和阴极K两端出现的重复最大电压瞬时值。该电压是电路参数的函数,不重复瞬态电压通常是由外因引起,并假定其影响在第二次不重复瞬态电压来临之前已完全消失。规定正向断态重复峰值电压UDRM为正向断态不重复峰值电压UDSM的90%。正向断态不重复峰值电压UDSM和转折电压UBO的差值由生产厂商决定。(www.daowen.com)

反向断态重复峰值电压URRM:晶闸管A和K两端出现的重复最大反向电压瞬时值。规定反向重复峰值电压URRM为反向不重复峰值电压URSM的90%。

额定电压:正向断态重复峰值电压UDSM和反向断态重复峰值电压URRM中较小的那个数值作为器件的额定电压。工作中,在选用器件时,一般选用晶闸管的额定电压为其工作电压的2~3倍。

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图5-17 不同温度时的阻态耐压 与漏电流关系

断态重复峰值电流IDRM和反向重复峰值电流IRRM:分别对应于晶闸管承受断态重复峰值电压和反向重复峰值电压时的峰值电流。

浪涌电流ITSM:一种由于电路异常情况(如故障)引起的,并使结温超过额定结温的不重复性最大通态过载电流。浪涌电流用峰值表示。

由此看,双极型器件的阻态主要有两个重要参数:阻态耐压和漏电流。阻态耐压主要由PN结的反向空间电荷区的耐压所决定,该耐压受温度的影响。因此,阻态耐压与漏电流的关系在不同的温度下是不同的。图5-17反映了它们在不同温度下(温度T1T2)关系。从图中可见,随着温度的升高,转折电压UB提高,同时漏电流也增加。

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