電力場效應晶體管（MOSFET）電力電子技術的基本概況電力場效應晶體管（MOSFET）電力電子器件概述

1.1電力場效應晶體管的基本特性電力場效應晶體管(MOSFET)

是電壓控制型器件。UGSUDS-SDGiD+-+7V6V5VUGS=4VUDS0iD伏安特性uDS截止狀態(tài)導通狀態(tài)iD0電力電子器件概述

7V6V5VUGS=4VUDS0iD伏安特性當柵-源極電壓低于門檻電壓uGS(th)時，MOSFET像近似斷開的開關。MOSFET供給柵－源極大小合適的持續(xù)電壓才能導通。當MOSFET處在從開到關的轉換過程中，或反過來從關到開的轉換過程中，在柵溝道本征電容充、放電時，柵極才會出現電流。電力電子器件概述

MOSFET的開關時間非常短，通常在幾十納秒到幾百納秒之間。正常運行范圍內，MOSFET的漏極和源極之間的導通電阻隨著它承受的截止電壓的增加很快增加。在每單元面積的基礎上，其導通阻抗和所承受的額定截止電壓BUDSS的關系為:式中，k是一個取決于器件結構的常數。電力電子器件概述

由式知，當截止電壓較低時，器件的導通阻抗很小，開關損失可以很小，通過式Ps=1/2UdI0fs(tc(on)+tc(off))可知，此時可以具有很高的開關速度。300~400V等級的MOSFET僅僅當開關頻率超出30~100kHZ時才與雙極晶體管差不多。低電壓時多選擇MOSFET。電力電子器件概述

當額定電壓超過1000V，但額定電流比較小時，或額定電流大于100A，但額定電壓較低時多采用MOSFET。因為MOSFET的導通阻抗有正的溫度系數，所以很容易并聯使用。并聯的MOSFET中若有某個器件的導通電流較大，則使導通阻抗也相應增加，從而自動地起到平衡其它并聯MOSFET中電流的作用。電力電子器件概述

1.2電力場效應晶體管（MOSFET）的主要參數1.2.1靜態(tài)特性參數場效應管能承受的最高工作電壓，是標稱MOSFET額定電壓的參數。漏極擊穿電壓UDS

1通常選UDS為實際工作電壓的2~3倍。電力電子器件概述

在規(guī)定的測試條件下，最大漏極直流電流、漏極脈沖電流的幅值，是標稱MOSFET額定電流的參數。漏極直流電流ID和漏極脈沖電流幅值IDM2在一定柵源電壓下，MOSFET從可變電阻區(qū)進入飽和區(qū)時的直流電阻值。通態(tài)電阻Ron3電力電子器件概述

由MOSFET輸出特性曲線可知，在一定范圍內，Ron將隨著uGS的增加而減小。通態(tài)電阻Ron越小，通態(tài)損耗越小。7V6V5VUGS=4VUDS0iD伏安特性結溫升高時Ron增加，Ron的正溫度系數特性使得通過各MOSFET的電流趨于平均，便于MOSFET并聯應用。電力電子器件概述

漏、源極之間形成導電溝道所需的最小柵源電壓。開啟電壓UT4保證柵源絕緣不被擊穿的最高電壓。柵源擊穿電壓UGS

5多為5V左右。通常為±20V。柵源驅動電壓通常為12~15V。電力電子器件概述

漏極電流對柵源電壓的導數:跨導Gfs6在一定漏源電壓下，柵源電壓高低決定了漏極電流大小。跨導反映了柵源電壓對漏極電流的控制能力。電力電子器件概述

MOSFET的三個電極之間分別存在極間電容CGS、CGD和CDS。極間電容7一般生產廠家提供的是漏源極短路的輸入電容Ciss、共源極輸出電容Ccss和反向轉移電容Crss。它們之間的關系是：

Ciss=CGS+CGDCrss=CGDCcss=CDS+CGD非線性電容電力電子器件概述

漏源間的耐壓、漏極最大允許電流和最大耗散功率決定MOSFET的安全工作區(qū)。MOSFET不存在二次擊穿實際使用注意留適當的裕量電力電子器件概述

1.2.2動態(tài)特性參數1

開關時間2

duDS/dt限制MOSFET的開關過程所需要得時間。開通時間ton定義為：ton=td(on)+tr關斷時間toff定義為：toff=td(off)+tf過高的duDS/dt可能使MOSFET誤導通，易損壞器件。電力電子器件概述

1.2.3功耗與溫度特性參數MOSFET工作指標最大允許功耗PDmax最高工作結溫TJM殼溫TC結殼熱阻Rth(jc)電力電子器件概述

設MOSFET開關頻率為?，通過電流的有效值為ID，一次開通、關斷損耗分別為Pon、Poff，則有開關損耗：PS=(Pon+Poff)?通態(tài)損耗：PC=RonID2斷態(tài)損耗：PL=0MOSFET內部發(fā)熱功率:PD≈PS+PC使用時應限制器件的功耗，使PD>PDmax，并提供良好的散熱條件使器件溫升不超過額定溫升。應用高頻開關注意開關損耗電力電子器件概述

MOSFET允許的最高結溫是確定的，殼溫與