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功率场效应晶体管(MOSFET)原理

功率场效应管(PowerMOSFET)也叫电力场效应晶体管，是一种单极型的电压控

制器件，不但有自关断能力,而且有驱动功率小,开关速度高、无二次击穿、安全工作区

宽等特点。由于其易于驱动和开关频率可高达500kHz，特别适于高频化电力电子装置，

如应用于DC/DC变换、开关电源、便携式电子设备、航空航天以及汽车等电子电器设

备中。但因为其电流、热容量小，耐压低，一般只适用于小功率电力电子装置。

一、电力场效应管的结构和工作原理

电力场效应晶体管种类和结构有许多种，按导电沟道可分为P沟道和N沟道，同

时又有耗尽型和增强型之分。在电力电子装置中，主要应用N沟道增强型。

电力场效应晶体管导电机理与小功率绝缘栅MOS管相同，但结构有很大区别。小

功率绝缘栅MOS管是一次扩散形成的器件，导电沟道平行于芯片表面，横向导电。电

力场效应晶体管大多采用垂直导电结构，提高了器件的耐电压和耐电流的能力。按垂直

导电结构的不同，又可分为2种：V形槽VVMOSFET和双扩散VDMOSFET。

电力场效应晶体管采用多单元集成结构，一个器件由成千上万个小的MOSFET组

成。N沟道增强型双扩散电力场效应晶体管一个单元的部面图，如图1(a)所示。电气

符号，如图1(b)所示。

电力场效应晶体管有3个端子：漏极D、源极S和栅极G。当漏极接电源正，源

极接电源负时，栅极和源极之间电压为0，沟道不导电，管子处于截止。如果在栅极和

源极之间加一正向电压U，并且使U大于或等于管子的开启电压U，则管子开通，

GSGST

在漏、源极间流过电流I。U超过U越大，导电能力越强，漏极电流越大。

DGST

二、电力场效应管的静态特性和主要参数

PowerMOSFET静态特性主要指输出特性和转移特性，与静态特性对应的主要参

数有漏极击穿电压、漏极额定电压、漏极额定电流和栅极开启电压等。{{分页}}

1、静态特性

（1）输出特性

输出特性即是漏极的伏安特性。特性曲线，如图2(b)所示。由图所见，输出特性

分为截止、饱和与非饱和3个区域。这里饱和、非饱和的概念与GTR不同。饱和是指

漏极电流I不随漏源电压U的增加而增加，也就是基本保持不变；非饱和是指地U

DDSCS

一定时，I随U增加呈线性关系变化。

DDS

（2）转移特性

转移特性表示漏极电流I与栅源之间电压U的转移特性关系曲线，如图2(a)所

DGS

示。转移特性可表示出器件的放大能力，并且是与GTR中的电流增益β相似。由于Power

MOSFET是压控器件，因此用跨导这一参数来表示。跨导定义为

（1）

图中U为开启电压，只有当U=U时才会出现导电沟道，产生漏极电流I。

TGSTD

2、主要参数

（1）漏极击穿电压BU

D

BU是不使器件击穿的极限参数，它大于漏极电压额定值。BU