功率MOSFET的基本特性

发表于 讨论求助 2019-05-02 20:44:01

PLC

    (1)静态特性。MOSFET的转移特性和输出特性如图1-2所示。


    1-2    电力MOSFET的转移特性和输出特性

    (a)转移特性;(b)输出特性

    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,IDUGS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)分为如下几个区域:截止区(对应于GIR的截止区);饱和区(对应于GIR的放大区);非饱和区(对应于GTR的饱和区)。功率MOSFET工作在开关状态,即在截止区和非饱和区之间来回转换。功率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。功率MOSFET的通态电阻具有正温度系数,对器件并联时的均流有利。

    (2)动态特性。MOSFET其测试电路和开关过程波形如图1-3所示。MOSFET开通过程的技术参数有:

    开通延迟时间fd(on) - Up前沿时刻到UGS=UT,并开始出现iD的时刻间的时间段。

    上升时间tr——UGSUT上升到MOSFET进入非饱和区的栅压UGSP的时间段。

    iD稳态值——由漏极电源电压UE和漏极负载电阻决定。UGSP的大小和iD的稳态值有关,UGS达到UGSP后,在Up作用下继续升高直至达到稳态,但iD已不变。

    开通时间ton——开通延迟时间与上升时间之和。

    关断延迟时间td(off)——Up下降到零起,Cin通过RsRG放电,UGS按指数曲线下降到UGSP时,iD开始减小为零的时间段。

    下降时间tf——UGSUGSP继续下降起,iD减小,到UGS<UT时沟道消失,iD下降到零为止的时间段。

    1-3    电力MOSFET的开关过程

    (a)测试电路;(b)开关过程波形

    Up-脉冲信号源;RS-信号源内阻;RG-栅极电阻;

    RL-负载电阻;RF-检测漏极电阻

    关断时间toff——关断延迟时间和下降时间之和。

    (3) MOSFET的开关速度。MOSFET的开关速度和Cin充放电有很大关系,使用者无法降低Cin,但可降低驱动电路内阻Rs,减小时间常数,加快开关速度,MOSFET只靠多子导电,不存在少子储存效应,因而关断过程非常迅速,开关时间在10~100ns之间,工作频率可达100kHz以上,是主要电力电子器件中最高的。

    场控器件静态时几乎不需输入电流。但在开关过程中需对输入电容充放电,仍需一定的驱动功率。开关频率越高,所需要的驱动功率越大。

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