功率场效应晶体管MOSFET

MOSFET的原意是MOS( Metal Oxide Semiconductor,金属氧化物半导体) FET(FieldEffect Transistor,场效应晶体管),即以金属层(M)的栅极隔着氧化层(O),利用电场的效应来控制半导体(S)的场效应晶体管。

  功率场效应晶体管也分为结型和绝缘栅型,但通常主要指绝缘栅型中的MOS型( Metal Oxide Semiconductor FET),简称功率MOSFET( Power MOSFET),结型功率场效应晶体管一般称作静电感应晶体管( Static Induction Transistor,缩写为ST),其特点是用栅极电压来控制漏极电流,驱动电路简单,需要的驱动功率小,开关速度快,工作频率高,热稳定性优于GTR,电流容量小,耐压低,一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置,国际整流器公司( International Rectifier,缩写为IR)把MOSFET用于高压的器件归纳为第3､6､9代,其中包括3.5代,而用于低压的则为第5､7､8代。

  功率MOSFET按导电沟道可分为P沟道和N沟道;按栅极电压幅值可分为耗尽型(当册极电压为零时漏､源极之间就存在导电沟道)和增强型(对于N(P)沟道器件,栅极电压大于或小于零时才存在导电沟道,功率MOSFET主要是N沟道增强型)。

电源适配器功率MOSFET的结构

功率MOSFET的内部结构和电气符号如图2-1所示,其导通时只有一种极性的载流子(多子)参与导电,是单极型品体管,导电机理与小功率Mos管相同,但结构上有较大区别小功率Ms管是横向导电器件,功率MOSFET大都采用垂直导电结构,又称为VMOSFET（Vertical MOSFET），大大提高了MOSFET器件的耐压和耐电流能力。

按垂直导电结构的差异，又分为利用V型槽实现垂直导电的VVMOSFET和具有垂直导电双扩散MOS结构的VDMOSFET（Vertical Double－diffused MOSFET）。本节主要介绍VDMOS器件的工作原理和工作特性。

功率MOSFET为多元集成结构,如:国际整流器公司的HEXFET采用了六边形单元;西门子公司( Siemens)的SIPMOSFET采用了正方形单元:摩托罗拉公司(Motorola)的TMOS采用了矩形单元按“品“字形排列。

电源适配器功率MOSFET的工作原理

截止:漏源极间加正电源适配器,栅源极间电压为零,P基区与N漂移区之间形成的PN结J反偏,漏源极之间无电流流过。

导电:在栅源极间加正电压ULa,极是绝缘的,所以不会有栅极电流流过,但极的正电电子吸引到极下面的P区表面会将其下面P区中的空穴推开,而将P区中的少子一一电子吸引到栅极下面的P区表面。

当Ugs大于Ut（开启电压或阈值电压）时，棚极下面P区表面的电子浓度将超过空穴浓度，使P型半导体反型成N型而成为反型层，该反型层形成N沟道而使PN结J１消失，漏极和源极导电。