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影响MOS 管开关速度的因素 1.概述 MOSFET 的原意是：MOS （Metal Oxide Semiconductor 金属氧化物半导体），FET （Field Effect 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。在这里主要谈一下功率场效应 晶体管即功率MOSFET。 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——SIT ）。 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，但其电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不 超过10kW 的电力电子装置。 功率MOSFET 的种类：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；当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道，增强型；对于N （P ）沟道器 件，栅极电压大于（小于）零时才存在导电沟道。但实际应用的只有增强型的 N 沟道 MOS 管和增强型的P 沟道MOS 管，所以通常提到NMOS，或者PMOS 指的就是这两种，而 功率MOSFET 主要是N 沟道增强型。 功率MOSFET的工作原理 截止：漏源极间加正电源，栅源极间电压为零。P基区与N漂移区之间形成的PN 结J1反偏，漏源极之间无电流流过。 导电：在栅源极间加正电压UGS，栅极是绝缘的，所以不会有栅极电流流过。但栅 极的正电压会将其下面P 区中的空穴推开，而将P 区中的少子—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，栅极下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。MOS管利用低电压控制导通。MOS管有三个极，栅极，漏极， 源极，可以用一个极控制其他2个极的导通。主要是控制。类似于三极管。 功率MOSFET的基本特性 静态特性；其转移特性和输出特性如图2所示。 漏极电流ID和栅源间电压UGS的关系称为MOSFET的转移特性，ID较大时，ID与 UGS的关系近似线性，曲线的斜率定义为跨导Gfs MOSFET的漏极伏安特性（输出特性）：截止区（对应于GTR的截止区）；饱和区 （对应于GTR的放大区）；非饱和区（对应于GTR的饱和区）。电力MOSFET工作在开 关状态，即在截止区和非饱和区之间来回转换。电力MOSFET漏源极之间有寄生二极管， 漏源极间加反向电压时器件导通。电力MOSFET的通态电阻具有正温度系数，对器件并 联时的均流有利。 二、动态特性 MOS管在导通与截止两种状态发生转换时同样存在过渡过程，但其动态特性主要取决 于与电路有关的杂散电容充、放电所需的时间，而管子本身导通和截止时电荷积累和 消散的时间是很小的。图3.9(a)和(b)分别给出了一个NMOS管组成的电路及其动态特 性示意图。 图3.9 NMOS管动态特性示意图 当输入电压U 由高变低，MOS管由导通状态转换为截止状态时，电源U 通过R 向杂 i DD D 散电容C 充电，充电时间常数τ=RC。所以，输出电压u要通过一定延时才由低电平 L 1 D L o 变为高电平；当输入电压u 由低变高，MOS管由截止状态转换为导通状态时，杂散电容 i C 上的电荷通过r 进行放电，其放电时间常数τ ≈r C。可见，输出电压U 也要经过 L DS 2 DS L o 一定延时才能转变成低电平。但因为r 比R 小得多，所以，由截止到导通的转换时间 DS D 比由导通到截止的转换时间要短。 由于MOS 管导通时的漏源电阻r 比晶