MOSFET oersjoch

Power MOSFET is ek ferdield yn knooppunt type en isolearre poarte type, mar meastal benammen ferwiist nei de isolearre poarte type MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET), oantsjutten as macht MOSFET (Power MOSFET). Junction type macht fjild effekt transistor wurdt algemien neamd elektrostatyske induction transistor (Static Induction Transistor - SIT). It wurdt karakterisearre troch de poarte spanning te kontrolearjen de drain hjoeddeistige, drive circuit is simpel, fereasket bytsje drive macht, snelle switching snelheid, hege bestjoeringssysteem frekwinsje, termyske stabiliteit is better dan deGTR, mar syn hjoeddeistige kapasiteit is lyts, lege spanning, oer it algemien allinnich jildt foar macht net mear as 10kW fan macht elektroanyske apparaten.

 

1. Power MOSFET struktuer en bestjoeringssysteem prinsipe

Power MOSFET soarten: neffens de conductive kanaal kin wurde ferdield yn P-kanaal en N-kanaal. Neffens de poarte voltage amplitude kin wurde ferdield yn; type útputting; doe't de poarte spanning is nul doe't de drain-boarne pole tusken it bestean fan in conductive kanaal, ferbettere; foar N (P) kanaal apparaat, de poarte spanning is grutter as (minder as) nul foar it bestean fan in conductive kanaal, de macht MOSFET wurdt benammen N-kanaal ferbettere.

 

1.1 MachtMOSFETstruktuer　　

Power MOSFET ynterne struktuer en elektryske symboalen; syn conduction mar ien polariteit dragers (polys) belutsen by de conductive, is in unipolar transistor. Geliedingsmeganisme is itselde as de MOSFET mei lege macht, mar de struktuer hat in grut ferskil, de MOSFET mei lege macht is in horizontaal konduktyf apparaat, de macht MOSFET it grutste part fan 'e fertikale geleidende struktuer, ek wol bekend as de VMOSFET (fertikale MOSFET) , dy't de spanning fan 'e MOSFET-apparaten en de stroomsterkte sterk ferbettert.

 

Neffens de ferskillen yn de fertikale conductive struktuer, mar ek ferdield yn it brûken fan V-foarmige groove te berikken fertikale conductivity fan de VVMOSFET en hat in fertikale conductive dûbeldiffusearre MOSFET struktuer fan de VDMOSFET (Vertical Double-diffusedMOSFET), wurdt dit papier benammen besprutsen as in foarbyld fan VDMOS-apparaten.

 

Power MOSFETs foar meardere yntegrearre struktuer, lykas International Rectifier (International Rectifier) ​​HEXFET mei help fan in hexagonal ienheid; Siemens (Siemens) SIPMOSFET mei help fan in fjouwerkante ienheid; Motorola (Motorola) TMOS mei help fan in rjochthoekige ienheid troch de "Pin" foarm arranzjeminten.

 

1.2 Power MOSFET prinsipe fan wurking

Cut-off: tusken de drain-boarne peallen plus positive macht oanbod, de poarte-boarne peallen tusken de spanning is nul. p basis regio en N drift regio foarme tusken de PN knooppunt J1 reverse bias, gjin stromstrom tusken de drain-boarne peallen.

Geleidingsfermogen: Mei in positive spanning UGS tapast tusken de poarte-boarne terminals, de poarte is isolearre, sadat gjin poarte hjoeddeistige streamt. De positive spanning fan 'e poarte sil lykwols de gatten yn' e P-regio derûnder triuwe, en de oligonen-elektroanen yn 'e P-regio lûke nei it oerflak fan 'e P-regio ûnder de poarte as de UGS grutter is dan de UT (ynskeakelje spanning of drompel spanning), de konsintraasje fan elektroanen op it oerflak fan 'e P-regio ûnder de poarte sil mear wêze as de konsintraasje fan gatten, sadat de P-type semiconductor omkeard yn in N-type en wurde in omkearde laach, en de omkearde laach foarmet in N-kanaal en makket de PN knooppunt J1 ferdwynt, drain en boarne conductive.

 

1.3 Basis Skaaimerken fan Power MOSFETs

1.3.1 Statyske skaaimerken.

De relaasje tusken de drain hjoeddeistige ID en de spanning UGS tusken de poarte boarne wurdt neamd de oerdracht karakteristyk fan de MOSFET, ID is grutter, de relaasje tusken ID en UGS is likernôch lineêr, en de helling fan de kromme wurdt definiearre as de transconductance Gfs .

 

De drain volt-ampere skaaimerken (útfier skaaimerken) fan de MOSFET: cutoff regio (oerienkomt mei de cutoff regio fan de GTR); saturation regio (oerienkomt mei de amplification regio fan de GTR); non-saturation regio (oerienkomt mei de sêding regio fan de GTR). De macht MOSFET wurket yn 'e skeakelstatus, dat wol sizze, it skeakelt hinne en wer tusken de cutoff regio en de non-saturation regio. De macht MOSFET hat in parasitêre diode tusken de drain-boarne terminals, en it apparaat fiert as in omkearde spanning wurdt tapast tusken de drain-source terminals. De on-state wjerstân fan 'e macht MOSFET hat in positive temperatuer koëffisjint, dat is geunstich foar it lyk meitsjen fan de hjoeddeiske as de apparaten binne ferbûn yn parallel.

 

1.3.2 Dynamyske karakterisearring;

syn test circuit en switching proses golffoarmen.

It turn-on proses; ynskeakelje fertraging tiid td(on) - de tiidperioade tusken it momint fan foarút en it momint dat uGS = UT en iD begjint te ferskinen; opkomsttiid tr- de tiidperioade wannear't uGS opkomt fan uT nei de poartespanning UGSP wêrby't de MOSFET yn 'e net-fersêde regio komt; de steady state wearde fan iD wurdt bepaald troch de drain supply spanning, UE, en de drain De grutte fan UGSP is relatearre oan de steady state wearde fan iD. Neidat UGS UGSP berikt, bliuwt it opstean ûnder de aksje fan oant it steady state berikt, mar iD is net feroare. Ynskeakelje tiid ton - Som fan ynskeakelje fertraging tiid en opkomst tiid.

 

Off fertraging tiid td (út) -De tiid perioade doe't iD begjint te ferminderjen nei nul fan de tiid omheech falt nei nul, Cin wurdt ôffierd troch Rs en RG, en uGS falt nei UGSP neffens in eksponinsjele kromme.

 

Falling time tf- De tiidperioade fanôf wannear't uGS trochgiet te fallen fan UGSP en iD nimt ôf oant it kanaal ferdwynt by uGS <UT en ID falt op nul. Turn-off tiid tooff- De som fan 'e turn-off fertraging tiid en de fal tiid.

 

1.3.3 MOSFET switching snelheid.

MOSFET switching snelheid en Cin opladen en discharge hat in geweldige relaasje, de brûker kin net ferminderje Cin, mar kin ferminderjen de driuwende circuit ynterne wjerstân Rs te ferminderjen de tiid konstante, te fersnellen de switching snelheid, MOSFET allinne fertrouwe op de polytronic conductivity, d'r is gjin oligotronysk opslacheffekt, en dus is it ôfslutingsproses heul rap, de skeakeltiid fan 10-100ns, de bestjoeringsfrekwinsje kin oant 100kHz of mear wêze, is de heechste fan 'e wichtichste elektroanyske apparaten.

 

Fjildbestjoerde apparaten fereaskje hast gjin ynfierstroom by rêst. Lykwols, tidens it wikseljen proses moat de ynfier capacitor wurde opladen en ûntslein, dat fereasket noch in beskaat bedrach fan driuwende macht. Hoe heger de skeakelfrekwinsje, hoe grutter de oandriuwkrêft nedich.

 

1.4 Dynamyske ferbettering fan prestaasjes

Neist it apparaat applikaasje te beskôgje it apparaat spanning, stroom, frekwinsje, mar ek moatte master yn 'e tapassing fan hoe te beskermjen it apparaat, net te meitsjen it apparaat yn' e transient feroarings yn 'e skea. Fansels is de thyristor in kombinaasje fan twa bipolêre transistors, keppele oan in grutte kapasiteit fanwege it grutte gebiet, sadat syn dv / dt-fermogen kwetsberer is. Foar di/dt hat it ek in probleem mei útwreide konduksjeregio, sadat it ek nochal swiere beheiningen opleit.

It gefal fan 'e macht MOSFET is hiel oars. Syn dv/dt- en di/dt-kapasiteit wurdt faak rûsd yn termen fan kapasiteit per nanosekonde (ynstee fan per mikrosekonde). Mar nettsjinsteande dit hat it dynamyske prestaasjesbeheiningen. Dizze kinne wurde begrepen yn termen fan 'e basisstruktuer fan in macht MOSFET.

 

De struktuer fan in macht MOSFET en syn oerienkommende lykweardich circuit. Neist de kapasitânsje yn hast elk diel fan it apparaat, moat it beskôge wurde dat de MOSFET in parallel ferbûn diode hat. Ut in bepaald eachpunt is der ek in parasitêr transistor. (Krekt as in IGBT ek in parasitêre thyristor hat). Dit binne wichtige faktoaren yn 'e stúdzje fan it dynamyske gedrach fan MOSFET's.

 

As earste hat de yntrinsike diode oan 'e MOSFET-struktuer wat lawinemooglikheden. Dit wurdt meastentiids útdrukt yn termen fan ienige lawine-mooglikheid en repetitive lawine-mooglikheid. As de omkearde di / dt grut is, wurdt de diode ûnderwurpen oan in heul rappe pulsspike, dy't it potinsjeel hat om de lawineregio yn te gean en it apparaat mooglik te beskeadigjen as syn lawine-mooglikheid is oerskreden. Lykas by elke PN-knooppuntdiode, is it kontrolearjen fan syn dynamyske skaaimerken frij kompleks. Se binne hiel oars as it ienfâldige konsept fan in PN-knooppunt dy't yn 'e foarút rjochting liedt en yn' e omkearde rjochting blokkearret. As de stroom rap sakket, ferliest de diode syn reverse blocking-mooglikheid foar in perioade fan tiid bekend as de reverse recovery time. der is ek in perioade fan tiid doe't de PN krúspunt is nedich om te fieren fluch en net sjen litte in hiel lege wjerstân. Ienris is d'r foarút ynjeksje yn 'e diode yn in macht MOSFET, de ynjeksje fan minderheidsdragers foegje ek ta oan de kompleksiteit fan' e MOSFET as in multitronysk apparaat.

 

Transiente betingsten binne nau besibbe oan line betingsten, en dit aspekt moat wurde jûn genôch omtinken yn de applikaasje. It is wichtich om in yngeande kennis fan it apparaat te hawwen om it begryp en analyze fan 'e oerienkommende problemen te fasilitearjen.