MOS管开通过程好.ppt

MOS管学习笔记 主要内容 MOS管的种类及结构 MOS管的工作原理 MOS管的主要参数 MOS管的驱动 MOS管的种类及结构 MOS管的全称是：Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor（金属氧化物半导体场效应管） MOS管的工作原理 MOS管的主要参数 如果电压超过漏源极限电压将导致器件处在雪崩状态 EAS：单次脉冲雪崩击穿能量，说明MOSFET所能承受的最大雪崩击穿能量 IAR：雪崩电流 EAR：重复雪崩击穿能量 MOS管的驱动 开关管导通时，驱动电路应能提供足够大的充电电流使栅源电压上升到需要值，保证开关管快速开通且不存在上升沿的高频震荡。 开关管导通期间驱动电路能保证MOSFET栅源间电压保持稳定使其可靠导通。 关断瞬间驱动电路能提供一个低阻抗通路供MOSFET栅源间电压快速泻放，保证开关管能快速关断。 关断期间驱动电路可以提供一定的负电压避免受到干扰产生误导通。 驱动电路结构尽量简单，最好有隔离 。 （2）有隔离变压器互补驱动电路 优点： 电路简单可靠，具有电气隔离作用。当脉宽变化时，驱动的关断能力不会随着变化。 该电路只需一个电源，隔直电容C的作用在关断时提供一个负压，从而加速了功率管的关断，有较高的抗干扰能力。 缺点： 输出电压幅值会随着占空比变化而变化。 当D较小时，负电压较小，抗干扰能力变差，同时正向电压高，应注意不要超过栅源允许电压； 当D大于0.5时，正向电压降低，负电压升高，应注意使其负电压不要超过栅源允许电压 。 该电路比较适用于占空比固定或占空比变化范围不大及占空比小于0.5的场合 该电路比较适用于大于0.5的场合 此时副边绕组负电压值较大，稳压二极管Z2的稳压值为所需的负向电压值，超过部分电压降在电容C2上。 D0.5时，变压器副边典型的电压波形 （实验波型） D≤0.5时，变压器副边典型的电压波形 （实验波型） * * 导电载流子的带电极性 N沟道（电子型） P沟道（空穴型） 导电沟道形成机理 增强型（E型） 耗尽型（D型） 组合共有4种类型 分类 在实际应用中，只有N沟道增强型和P沟道增强型，这两种中比较常用的是NMOS管，原因是导通电阻小，且容易制造 。 结构 符号 剖面图 以一块掺杂浓度较低，电阻率较高的P型硅半导体薄片作为衬底，利用扩散的方法在P型硅中形成两个高掺杂的N+区。然后在P型硅表面生长一层很薄的二氧化硅绝缘层，并在二氧化硅表面及N+型区的表面上分别安装三个铝电极——栅极g，源极s和漏极d，这样就形成了N沟道增强型MOS管。 （1） Vgs=0，没有导电沟道 此时栅源短接，源区，衬底和漏区形成两个背靠背的PN结，无论Vds的极性怎样，其中总有一个PN结是反偏的，所以d,s之间没有形成导电沟道，MOS管处于截止状态。 （2） Vgs≥ VGS(th） ，出现N沟道 栅源之间加正向电压 由栅极指向P型衬底的电场 将靠近栅极下方的空穴向下排斥 形成耗尽层 NMOS的特性：Vgs大于一定的值就会导通，适合用于源极接地时的情况（低端驱动） 再增加Vgs 纵向电场 将P区少子（电子）聚集到P区表面 形成源漏极间的N型导电沟道 如果此时加有漏源电压，就可以形成漏极电流id 定义：开启电压VGS(th） ——刚刚产生导电沟道所需的栅源电压Vgs （3）输出特性曲线 MOS的输出特性曲线是指在栅源电压Vgs VGS(th）且恒定的情况下，漏极电流id与漏源电压Vds之间的关系，可以分为以下4段： a.线性区 当Vds很小时，沟道就像一个阻值与Vds无关的固定电阻，此时id与Vds成线性关系，如图OA段所示 b.过渡区 随着Vds增大，漏极附近的沟道变薄，沟道电阻增大，曲线逐渐下弯。当Vds增大到Vdsat(饱和漏源电压)时，漏端处可动电子消失，此时沟道被夹断，如图AB段所示。 线性区和过渡区统称为非饱和区。 c.饱和区 当Vds Vdsat时，沟道夹断点向左移，漏极附近只剩下耗尽区，此时id几乎与Vds无关而保持idsat不变，曲线为水平直线，如图BC段所示。 d.击穿区 Vds继续增大到BVds时，漏结发生雪崩击穿， id 急剧增大，如图CD段所示。 以Vgs 为参考量，可以得到不同Vgs下，漏极电流id与漏源电压Vds之间的关系曲线族，即为MOS管的输出特性曲线。 将各曲线的夹断点用虚线连接起来，虚线左侧为可变电阻区，右侧为饱和区。 Vgs VGS(th）时，称为截止区 （4）转移特性 漏源电压Vds一定的条件下，栅源电压Vgs对漏极电流id的控制特性。 可根据输出特性曲线作出移特性曲线。 例：作Vds =10V的一条转移特性曲