MOSFET参数详解.PDFVIP

MOSFET INTRODUCE 目錄 •MOS簡介 •MOS特徵 • MOS在開關電路中的應用與計算 MOS簡介 • MOS 的歷史來源 •MOS 的優點 •MOS 的分類 •MOS 的結構 • MOS 的基本參數 MOSFET 的歷史來源 很久以前，我們只知道如何利用二極管來實現開關，但是，我們只能 對其進行開關操作，而不能逐漸控制信號流。此外，二極管作為開 關取決于信號流的方向，我們不能對其編程以通過或屏蔽一個信號。 直 到1947年發明了三極管，它就像一個控制發射機電流流動的 “龍 頭”—控制龍頭的 “手”就是基極電流。雙極型三極管因此是電流 控制型的器件。之後不久一對杰出的父子發明了FET，FET 的三個 電極分別被稱為漏極、柵極和源極。FET主要有兩個變種，它們針 對不同類型的應用做了最大優化：JFET被用於小信號處理，而 MOSFET主要用於線性或開關電源中。 MOSFET 的優點 三極管用于功率應用電路中時，有很多局限性，雖然在一些電器中仍 能采用雙極型三極管，但是它們的用途實際上被限制到小於10KHZ 的 電路，並且在整體效率成為關鍵參數的技術前沿應用中，它們已 基本全部退出。 BJT是少數載流子器件，而所有少數載流子器件相關的存儲電荷問題 限制了最大工作速度，而MOSFET 的主要優勢是作為多數載流子 器 件，不存在少數载流子存儲電荷問題，因此，其工作頻率要高的 多， MOSFET 的開關延遲特性完全是因為寄生電容的充放電。 由於器件在開關狀態的持續時間內既有大電流又有高電壓，器件工作 速 度快，其損耗的能量就較少，僅這一個優勢就能彌補高壓 MOSFET 存在的導通損耗稍高的問題。 雙極型三極管受電流驅動，因為增益隨集電極電流的增加而大幅度降 低，我們要驅動的電流越大，則我們需要提供的電流也越大，在高 溫 的情況下會加重，需要更大的電流，這不但使三極管消耗大量的 功率，還會使其需要能夠快速泵出和吸收電流的相當複雜的基極驅動 電 路，相比之下，MOSFET在柵極實際上消耗的電流基本為零， 甚至 0 在125C 的典型柵極電流都小於100nA。一旦寄生電容被充電 ，由驅動電路提供的電流就非常低，其驅動電路也極為簡單。 MOSFET另外一個優點是不存在二次損壞機制，具有比較寬的SOA， 而由 於BJT導通電阻是負溫度係數，高溫下會流入更多的電流，最 終 出現不可逆轉的破壞，而MOSFET能夠應用于一段短時間內的 大電 流和高電壓，這就避免了二次擊穿對器件超成的破壞，同時， MOSFET 導通電阻具有正的溫度係數，比BJT相比，更容易并聯使 用。 MOSFET 內部寄生的二極管使其在電感負載開關應用中，不需要增加 額外 的成本就能起到箝位二極管的作用。 MOS 的分類 •MOSFET分为两种类型：耗尽型和增强型。 a、耗尽型：这种MOS 是，即使gate与source间的电压为0，只要 在drain与source间加上电压，就会有Id形成。 b、增强型：如下图，这种MOS没有原始导电沟道，必须通过在 gate与source加电压才形成。Ids随着Vg 的增加而增加。当 gate 端不加电压时， Ids为0。 MOS 的结构 •横向通道型：指Drain、Gate、Source的终端均在硅 晶 圆的表面，这样有利于集成，但是很难获得很高 的 额定功率。这是因为Source与Drain 间的距离 必须 足够大以保证有较高的耐压值。 •垂直通道型：指Drain和Source的终端置在晶圆的相对 面，这样设计Source的应用空间会更多。当 S