MOSFET איבערבליק

מאַכט MOSFET איז אויך צעטיילט אין קנופּ טיפּ און ינסאַלייטיד טויער טיפּ, אָבער יוזשאַוואַלי דער הויפּט רעפערס צו די ינסאַלייטיד טויער טיפּ MOSFET (מעטאַל אַקסייד סעמיקאַנדאַקטער FET), ריפערד צו ווי מאַכט MOSFET (Power MOSFET). קנופּ טיפּ מאַכט פעלד ווירקונג טראַנזיסטאָר איז בכלל גערופן ילעקטראָוסטאַטיק ינדאַקשאַן טראַנזיסטאָר (סטאַטיק ינדאַקשאַן טראַנסיסטאָר - SIT). עס איז קעראַקטערייזד דורך די טויער וואָולטידזש צו קאָנטראָלירן די פליסן קראַנט, פאָר קרייַז איז פּשוט, ריקווייערז קליין פאָר מאַכט, שנעל סוויטשינג גיכקייַט, הויך אַפּערייטינג אָפטקייַט, טערמאַל פעסטקייַט איז בעסער ווי דיGTR, אָבער זייַן קראַנט קאַפּאַציטעט איז קליין, נידעריק וואָולטידזש, בכלל בלויז אַפּלייז צו מאַכט נישט מער ווי 10קוו פון מאַכט עלעקטראָניש דעוויסעס.

1. מאַכט מאָספעט סטרוקטור און אַפּערייטינג פּרינציפּ

מאַכט MOSFET טייפּס: לויט די קאַנדאַקטיוו קאַנאַל קענען זיין צעטיילט אין פּ-קאַנאַל און N-קאַנאַל. לויט צו די טויער וואָולטידזש אַמפּליטוד קענען זיין צעטיילט אין; דיפּלישאַן טיפּ; ווען דער טויער וואָולטידזש איז נול ווען די פליסן-מקור פלאָקן צווישן די עקזיסטענץ פון אַ קאַנדאַקטינג קאַנאַל, ענכאַנסט; פֿאַר ען (פּ) קאַנאַל מיטל, די טויער וואָולטידזש איז גרעסער ווי (ווייניקער ווי) נול איידער די עקזיסטענץ פון אַ קאַנדאַקטינג קאַנאַל, די מאַכט MOSFET איז דער הויפּט ען-קאַנאַל ענכאַנסט.

1.1 מאַכטMOSFETסטרוקטור　　

מאַכט MOSFET ינערלעך סטרוקטור און עלעקטריקאַל סימבאָלס; זייַן קאַנדאַקשאַן בלויז איין פּאָולעראַטי קאַריערז (פּאָליס) ינוואַלווד אין די קאַנדאַקטיוו, איז אַ וניפּאָלאַר טראַנזיסטאָר. קאַנדאַקטינג מעקאַניזאַם איז די זעלבע ווי די נידעריק-מאַכט MOSFET, אָבער די סטרוקטור האט אַ גרויס חילוק, די נידעריק-מאַכט MOSFET איז אַ האָריזאָנטאַל קאַנדאַקטיוו מיטל, די מאַכט MOSFET רובֿ פון די ווערטיקאַל קאַנדאַקטיוו סטרוקטור, אויך באקאנט ווי די VMOSFET (ווערטיקאַל MOSFET) , וואָס שטארק ימפּרוווז די MOSFET מיטל וואָולטידזש און קראַנט וויטסטאַנד פיייקייט.

לויט די דיפעראַנסיז אין די ווערטיקאַל קאַנדאַקטיוו סטרוקטור, אָבער אויך צעטיילט אין די נוצן פון V-שייפּט נאָרע צו דערגרייכן ווערטיקאַל קאַנדאַקטיוואַטי פון די VVMOSFET און האט אַ ווערטיקאַל קאַנדאַקטיוו טאָפּל-דיפיוזד MOSFET סטרוקטור פון די VDMOSFET (ווערטיקאַל טאָפּל-דיפיוזד)MOSFET), דעם פּאַפּיר איז דער הויפּט דיסקאַסט ווי אַ ביישפּיל פון VDMOS דעוויסעס.

מאַכט מאָספעץ פֿאַר קייפל ינאַגרייטיד סטרוקטור, אַזאַ ווי אינטערנאַציאָנאַלער רעקטאַפייער (אינטערנאַציאָנאַלער רעקטאַפייער) העקספעט ניצן אַ כעקסאַגאַנאַל אַפּאַראַט; Siemens (Siemens) SIPMOSFET ניצן אַ קוואַדראַט אַפּאַראַט; מאָטאָראָלאַ (מאָטאָראָלאַ) TMOS ניצן אַ רעקטאַנגגיאַלער אַפּאַראַט דורך די "שפּילקע" פאָרעם אָרדענונג.

1.2 מאַכט מאָספעט פּרינציפּ פון אָפּעראַציע

דורכשניט-אַוועק: צווישן די פליסן-מקור פּויליש פּלוס positive מאַכט צושטעלן, די טויער-מקור פּויליש צווישן די וואָולטידזש איז נול. פּ באַזע געגנט און ען דריפט געגנט געשאפן צווישן די פּן קנופּ דזש1 פאַרקערט פאָרורטייל, קיין קראַנט לויפן צווישן די פליסן-מקור פּויליש.

קאַנדאַקטיוואַטי: מיט אַ positive וואָולטידזש UGS געווענדט צווישן די טויער-מקור טערמינאַלס, דער טויער איז ינסאַלייטיד, אַזוי קיין טויער קראַנט פלאָוז. אָבער, די positive וואָולטידזש פון די טויער וועט שטופּן אַוועק די האָלעס אין די P-געגנט אונטן, און צוציען די אָליגאָנס-עלעקטראָנס אין די P-געגנט צו די ייבערפלאַך פון די P-געגנט אונטער דעם טויער ווען די UGS איז גרעסער ווי די UT (קער-אויף וואָולטידזש אָדער שוועל וואָולטידזש), די קאַנסאַנטריישאַן פון עלעקטראָנס אויף די ייבערפלאַך פון די פּ געגנט אונטער די טויער וועט זיין מער ווי די קאַנסאַנטריישאַן פון האָלעס, אַזוי אַז די פּ-טיפּ סעמיקאַנדאַקטער. ינווערטיד אין אַ N-טיפּ און ווערן אַ ינווערטיד שיכטע, און די ינווערטיד שיכטע פארמען אַ N-קאַנאַל און מאכט די PN קנופּ דזש1 פארשווינדט, פליסן און מקור קאַנדאַקטיוו.

1.3 יקערדיק קעראַקטעריסטיקס פון מאַכט מאָספעץ

1.3.1 סטאַטיק קעראַקטעריסטיקס.

די שייכות צווישן די פליסן קראַנט שייַן און די וואָולטידזש UGS צווישן די טויער מקור איז גערופן די אַריבערפירן כאַראַקטעריסטיש פון די MOSFET, ID איז גרעסערע, די שייכות צווישן ID און UGS איז בעערעך לינעאַר, און די שיפּוע פון ​​די ויסבייג איז דיפיינד ווי די טראַנסקאַנדאַקטאַנס Gfs. .

די פליסן וואלט-אמפערע קעראַקטעריסטיקס (רעזולטאַט קעראַקטעריסטיקס) פון די MOSFET: קאַטאָף געגנט (קאָראַספּאַנדינג צו די קאַטאָף געגנט פון די GTR); זעטיקונג געגנט (קאָראַספּאַנדינג צו די אַמפּלאַפאַקיישאַן געגנט פון די GTR); ניט-זעטיקונג געגנט (קאָראַספּאַנדינג צו די זעטיקונג געגנט פון די GTR). די מאַכט MOSFET אַפּערייץ אין די סוויטשינג שטאַט, דאָס הייסט, עס סוויטשיז צוריק און צוריק צווישן די קאַטאָף געגנט און די ניט-זעטיקונג געגנט. די מאַכט MOSFET האט אַ פּעראַסיטיק דייאָוד צווישן די פליסן-מקור טערמינאַלס, און די מיטל קאַנדאַקץ ווען אַ פאַרקערט וואָולטידזש איז געווענדט צווישן די פליסן-מקור טערמינאַלס. די אויף-שטאַט קעגנשטעל פון די מאַכט MOSFET האט אַ positive טעמפּעראַטור קאָואַפישאַנט, וואָס איז גינציק פֿאַר יקוואַלייז די קראַנט ווען די דעוויסעס זענען פּאַראַלעל פארבונדן.

1.3.2 דינאַמיש כאַראַקטעריזיישאַן;

זייַן פּרובירן קרייַז און סוויטשינג פּראָצעס וואַוועפאָרמס.

דער פּראָצעס פון אָנצינדונג; ווענדן-on פאַרהאַלטן צייט td(on) - די צייט צייט צווישן דעם מאָמענט פון אַרויף פראָנט און דער מאָמענט ווען uGS = UT און iD סטאַרץ צו דערשייַנען; rise time tr- די צייט צייט ווען uGS ריסעס פון uT צו די טויער וואָולטידזש UGSP אין וואָס די MOSFET גייט אריין אין די ניט-סאַטשערייטאַד געגנט; די פעסט שטאַט ווערט פון iD איז באשלאסן דורך די פליסן צושטעלן וואָולטידזש, UE, און די פליסן. נאָך UGS ריטשאַז UGSP, עס האלט צו העכערונג אונטער דער קאַמף פון אַרויף ביז עס ריטשאַז אַ פעסט שטאַט, אָבער iD איז אַנטשיינדזשד. אָנווענדלעך צייט טאָן - סאַכאַקל פון פאַרהאַלטן צייט און העכערונג צייט.

אַוועק פאַרהאַלטן צייט td (אַוועק) - די צייט צייט ווען ID סטאַרץ צו פאַרקלענערן צו נול פֿון די צייט ביז נול, סין איז דיסטשאַרדזשד דורך Rs און RG, און uGS פאלן צו UGSP לויט אַן עקספּאָונענשאַל ויסבייג.

פאַללינג צייט tf- די צייט פון ווען uGS האלט צו פאַלן פֿון UGSP און ID דיקריסט ביז דער קאַנאַל פאַרשווינדן ביי uGS <UT און ID פאלן צו נול. Turn-off time toff- די סאַכאַקל פון די קער-אַוועק פאַרהאַלטן צייט און פאַל צייט.

1.3.3 MOSFET סוויטשינג גיכקייַט.

MOSFET סוויטשינג גיכקייַט און Cin טשאַרדזשינג און דיסטשאַרדזשינג האט אַ גרויס שייכות, דער באַניצער קענען נישט רעדוצירן סין, אָבער קענען רעדוצירן די דרייווינג קרייַז ינערלעך קעגנשטעל Rs צו רעדוצירן די צייט קעסיידערדיק, צו פאַרגיכערן די סוויטשינג גיכקייַט, MOSFET פאַרלאָזנ בלויז אויף די פּאָליטראָניק קאַנדאַקטיוואַטי, עס איז קיין אָליגאָטראָניק סטאָרידזש ווירקונג, און אַזוי די שאַטדאַון פּראָצעס איז זייער גיך, די סוויטשינג צייט פון 10-100ns, די אַפּערייטינג אָפטקייַט קענען זיין אַרויף צו 100 כז אָדער מער, איז די העכסטן פון די הויפּט מאַכט עלעקטראָניש דעוויסעס.

פעלד-קאַנטראָולד דעוויסעס דאַרפן כּמעט קיין אַרייַנשרייַב קראַנט אין מנוחה. אָבער, בעשאַס די סוויטשינג פּראָצעס, די אַרייַנשרייַב קאַפּאַסאַטער דאַרף זיין באפוילן און דיסטשאַרדזשד, וואָס נאָך ריקווייערז אַ זיכער סומע פון ​​דרייווינג מאַכט. די העכער די סוויטשינג אָפטקייַט, די גרעסער די פאָר מאַכט פארלאנגט.

1.4 דינאַמיש פאָרשטעלונג פֿאַרבעסערונג

אין אַדישאַן צו די מיטל אַפּלאַקיישאַן צו באַטראַכטן די מיטל וואָולטידזש, קראַנט, אָפטקייַט, אָבער אויך מוזן בעל אין די אַפּלאַקיישאַן פון ווי צו באַשיצן די מיטל, נישט צו מאַכן די מיטל אין די טראַנזשאַנט ענדערונגען אין די שעדיקן. דאָך, די טהיריסטאָר איז אַ קאָמבינאַציע פון ​​​​צוויי בייפּאָולער טראַנזיסטערז, קאַפּאַלד מיט אַ גרויס קאַפּאַסאַטאַנס רעכט צו דער גרויס שטח, אַזוי זייַן דוו / דט פיייקייט איז מער שפּירעוודיק. פֿאַר די / דט עס אויך האט אַן עקסטענדעד קאַנדאַקשאַן געגנט פּראָבלעם, אַזוי עס אויך ימפּאָוזיז גאַנץ שטרענג לימיטיישאַנז.

דער פאַל פון די מאַכט MOSFET איז גאַנץ אַנדערש. זיין דוו / דט און די / דט פיייקייט איז אָפט עסטימאַטעד אין טערמינען פון פיייקייט פּער נאַנאָסעקאָנד (אלא ווי פּער מיקראָסעקאָנד). אָבער טראָץ דעם, עס האט דינאַמיש פאָרשטעלונג לימיטיישאַנז. די קענען זיין פארשטאנען אין טערמינען פון די גרונט סטרוקטור פון אַ מאַכט MOSFET.

די סטרוקטור פון אַ מאַכט MOSFET און די קאָראַספּאַנדינג עקוויוואַלענט קרייַז. אין אַדישאַן צו די קאַפּאַסאַטאַנס אין כּמעט יעדער טייל פון די מיטל, עס מוזן זיין קאַנסידערד אַז די MOSFET האט אַ דייאָוד פארבונדן אין פּאַראַלעל. פון אַ זיכער פונט פון מיינונג, עס איז אויך אַ פּעראַסיטיק טראַנזיסטאָר. (פּונקט ווי אַ IGBT אויך האט אַ פּעראַסיטיק טהיריסטאָר). דאָס זענען וויכטיק סיבות אין דער לערנען פון די דינאַמיש נאַטור פון MOSFETs.

ערשטער פון אַלע די ינטרינסיק דייאָוד אַטאַטשט צו די MOSFET סטרוקטור האט עטלעכע לאַווינע פיייקייט. דאָס איז יוזשאַוואַלי אויסגעדריקט אין טערמינען פון איין לאַווינע פיייקייט און ריפּעטיטיוו לאַווינע פיייקייט. ווען די פאַרקערט די / דט איז גרויס, די דייאָוד איז אונטערטעניק צו אַ זייער שנעל דויפעק ספּייק, וואָס האט די פּאָטענציעל צו אַרייַן די לאַווינע געגנט און פּאַטענטשאַלי שעדיקן די מיטל אַמאָל די לאַווינע פיייקייט איז יקסידיד. ווי מיט קיין PN קנופּ דייאָוד, די דינאַמיש קעראַקטעריסטיקס פון די דינאַמיש זענען גאַנץ קאָמפּליצירט. זיי זענען זייער אַנדערש פון די פּשוט באַגריף פון אַ פּן קנופּ קאַנדאַקטינג אין די פאָרויס ריכטונג און בלאַקינג אין די פאַרקערט ריכטונג. ווען די קראַנט טראפנס ראַפּאַדלי, די דייאָוד פארלירט זיין פאַרקערט בלאַקינג פיייקייט פֿאַר אַ צייט באקאנט ווי די פאַרקערט אָפּזוך צייט. עס איז אויך אַ צייט ווען די PN קנופּ איז פארלאנגט צו פירן ראַפּאַדלי און טוט נישט ווייַזן אַ זייער נידעריק קעגנשטעל. אַמאָל עס איז אַ פאָרויס ינדזשעקשאַן אין די דייאָוד אין אַ מאַכט MOSFET, די ינדזשעקטיד מינאָריטעט קאַריערז אויך לייגן צו די קאַמפּלעקסיטי פון די MOSFET ווי אַ מולטיטראָניק מיטל.

טראַנזשאַנט טנאָים זענען ענג שייַכות צו שורה טנאָים, און דעם אַספּעקט זאָל זיין געגעבן גענוג ופמערקזאַמקייט אין די אַפּלאַקיישאַן. עס איז וויכטיק צו האָבן אַ טיף וויסן פון די מיטל אין סדר צו פאַסילאַטייט די פארשטאנד און אַנאַליסיס פון די קאָראַספּאַנדינג פּראָבלעמס.