功率mos管的作用, 功率原理是什麼?

2021-10-21 01:58:46 字數 1872 閱讀 3880

mos管是一種單極性載流子參與導電的半導體器件。根據導電溝道的載流子能夠劃分為n溝道和p溝道。假定導電溝道的載流子是電子,則稱為n溝道;假定載流子是空穴,則稱為p溝道。mos管的導電溝道,能夠在製作過程中構成,也能夠通過接通外部電源構成,當柵壓等於零時就存在溝道(即在製作時構成的)稱為耗盡型,在施加外部電壓後才構成溝道的稱為增強型。依照導電溝道和溝道構成的過程兩點來分類,mos管能夠分為:p溝增強型mos管、p溝耗盡型mos管、n溝增強型mos管和n溝耗盡型mos管。圖四類mosfet和它們的圖形符號。功率mosfet普通很少選用p溝道,由於空穴的遷移率比電子的遷移率低,相同的溝道尺寸,p溝道的電晶體比n溝道的導通電阻大。

功率mos管是從小功率mos管展開來的。但在結構上,它們之間相差很大,為了更好天文解功率mosfet的機理,首要來回想一下小功率場效電晶體的機理。以下以n溝道增強型小功率mosfet的結構來說明mos管的原理。

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n溝道增強型小功率mosfet的結構表示圖

圖1是n溝道增強型小功率mosfet的結構表示圖。

n溝道增強型mos管是把一塊低摻雜的p型半導體作為襯底,在襯底上面用分散的方法構成兩各重摻雜的n+區,然後在p型半導體上生成很薄的一層二氧化矽絕緣層,然後在兩個重摻雜的n+區上端用光刻的方法刻蝕掉二氧化矽層,暴露n+區,最終在兩個n+區的外表以及它們之間的二氧化矽外表用蒸騰或者濺射的方法噴塗一層金屬膜,這三塊金屬膜構成了mos管的三個電極,分別稱為源極(s)、柵極(g)和漏極(d)。mosfet的特性能夠用搬運特性曲線和漏極輸出特性曲線來表徵。搬運特性是指在漏源之間的電壓uds在某一固定值時,柵極電壓ugs與相對應的漏極電流id之間的關係曲線。圖3是某種場效電晶體的搬運特性。

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某種場效電晶體的搬運特性

圖mos管的漏極輸出特性場效應電晶體的輸出特性能夠劃分為四個區域:可變電阻區、截止區、擊穿區和恆流區。 可變電阻區(uds

在這個區域內,uds增加時,id線性增加。在導電溝道挨近夾斷時,增長變緩。在低uds分開夾斷電壓較大時,mos管相當於乙個電阻,此電阻跟著ugs的增大而減小。截止區(ugs)

擊穿區在相當大的漏——源電壓uds區域內,漏極電流近似為乙個常數。當uds加大道必定數值今後,漏極pn結發生擊穿,漏電流疾速增大,曲線上翹,進入擊穿區。飽滿區(uds>ugs-ut)在上述三個區域保衛的區域即為飽滿區,也稱為恆流區或放大區。功率mosfet應用在開關電源和逆變器等功率變換中,就是工作在截止區和擊穿區兩個區。

圖中mosfet的結構是不合適運用在大功率的場所,緣由是兩個方面的。一方面是結構上小功率mosfet三個電極在乙個平面上,溝道不能做得很短,溝道電阻大。另一方面是導電溝道是由外表感應電荷構成的,溝道電流是外表電流,要加大電流容量,就要加大晶元面積,這樣的結構要做到很大的電流可能性也很小。為了抑止mosfet的載流才華太小和導通電阻大的難題,在大功率mosfet中一般選用兩種技能,一種是將數百萬個小功率mosfet單胞併聯起來,前進mosfet的載流才華。別的一種技能就是對mosfet的結構間斷改進,選用一種筆直v型槽結構。圖3是v型槽mosfet結構剖面圖。

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v型槽mosfet結構剖面圖

圖3v型槽mosfet結構剖面圖在該結構中,漏極是從晶元的反面引出,所以id不是沿晶元水平方向活動,而是自重摻雜n區(源極s)啟航,通過p溝道流入輕摻雜n漂移區,最終筆直向下抵達漏極d。電流方向如圖中箭頭所示,由於流轉截面積增大,所以能通過大電流。在相同的電流密度下,體積也大大減少。

出處:

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