功率場效應(yīng)晶體管（VF）又稱VMOS場效應(yīng)管。在實(shí)際應(yīng)用中，它有著比晶體管和MOS場效應(yīng)管更好的特性。
優(yōu)點(diǎn)
即是在 大功率范圍應(yīng)用的場效應(yīng)晶體管，它也稱作功率 MOSFET，其優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1. 具有較高的 開關(guān)速度。
2. 具有較寬的安全工作區(qū)而 不會(huì)產(chǎn)生熱點(diǎn)，并且具有正的 電阻溫度系數(shù)，因此適合進(jìn)行 并聯(lián)使用。
3. 具有較高的 可靠性。
4. 具有較強(qiáng)的 過載能力。短時(shí)過載能力 通常額定值的4倍。
5. 具有較高的 開啟電壓，即是 閾值電壓，可達(dá)2~6V(一般在1.5V~5V之間）。當(dāng)環(huán)境 噪聲較高時(shí)，可以選 用 閾值電壓較高的管子，以提高 抗干擾能力；反之，當(dāng)噪聲較低時(shí)，選用閾值電壓較低的管子，以降低所需的輸入驅(qū)動(dòng)信號電壓。給電路設(shè)計(jì)帶來了極大地方便。
6. 由于它是 電壓控制器件，具有很高的 輸入阻抗，因此其驅(qū)動(dòng)功率很小，對驅(qū)動(dòng)電路要求較低。
由于這些明顯的優(yōu)點(diǎn)，功率場效應(yīng)晶體管在電機(jī)調(diào)速，開關(guān)電源等各種領(lǐng)域應(yīng)用的非常廣泛。
特性
功率場效應(yīng)晶體管及其特性
一、功率場效應(yīng)晶體管是 電壓控制器件，在功率場效應(yīng)晶體管中較多采用的是 V溝槽工藝，這種工藝生產(chǎn)地管稱為 VMOS場效應(yīng)晶體管，它的柵極做成V型，有溝道短、耐壓能力強(qiáng)、跨導(dǎo)線性好、開關(guān)速度快等優(yōu)點(diǎn)，故在 功率應(yīng)用領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，出現(xiàn)一種更好的叫 TMOS管，它是在 VMOS管基礎(chǔ)上改進(jìn)而成的，沒有V形槽，只形成了 很短的導(dǎo)通溝槽。
二、功率場效應(yīng)晶體管的基本參數(shù)及符號
1.極限參數(shù)和符號
（1）漏源極間短路時(shí)，柵漏極間的耐壓VGDS
（2）漏源極間開路時(shí)，柵漏極間的耐壓VGSO
（3）柵源極在規(guī)定的偏壓下，漏源極間耐壓VDSX
（4）擊穿電壓BVDS
（5）柵極電流IG
（6）最大漏電極耗散功率PD
（7）溝道溫度TGH，存儲(chǔ)溫度TSTG
2.電氣特性參數(shù)和符號
（1）柵極漏電電流IGSS
（2）漏極電流IDSS
（3）夾斷電壓VP
（4）柵源極門檻極電壓VGS（th）
（5）導(dǎo)通時(shí)的漏極電流ID（on）
（6）輸入電容Ciss
（7）反向傳輸電容Crss
（8）導(dǎo)通時(shí)的漏源極間電阻RDS（on）
（9）導(dǎo)通延時(shí)時(shí)間td（on）
（10）上升時(shí)間tr
（11）截止延時(shí)時(shí)間td（off）
（12）下降時(shí)間tf
這些參數(shù)反映了功率場效應(yīng)晶體管在開關(guān)工作狀態(tài)下的 瞬間響應(yīng)特性，在功率場效應(yīng)晶體管用于電機(jī)控制等用途時(shí)特別有用。
詳解
利用 半導(dǎo)體的場效應(yīng)制作的功率晶體管。半導(dǎo)體的場效應(yīng)指通過垂直于半導(dǎo)體表面的 外加電場，可以控制或改變靠近表面附近薄層內(nèi)半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性。功率場效應(yīng)晶體管元件符號如圖1所示。圖1中G、D、S分別代表其柵極、漏極和源極。功率MOSFET(金屬－氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)是最重要的一種功率場效應(yīng)晶體管，除此之外還有MISFET、MESFET、JFET等幾種。功率MOSFET為 功率集成器件，內(nèi)含數(shù)百乃至上萬個(gè)相互并聯(lián)的MOSFET單元。為提高其集成度和耐壓性，大都采用垂直結(jié)構(gòu)(即VMOS)，如VVMOS（V型槽結(jié)構(gòu)）、VUMOS、SIPMOS等。圖2顯示了一種SIPMOS（n溝道增強(qiáng)型功率MOSFET）的部分剖面結(jié)構(gòu)。其柵極用導(dǎo)電的多晶硅制成，柵極與半導(dǎo)體之間有一層 二氧化硅薄膜，柵極與源極位于硅片的同一面，漏極則在背面。從總體上看，漏極電流垂直地流過硅片，漏極和源極間電壓也加在硅片的兩個(gè)面之間。該器件屬于耗盡型n溝道的功率MOSFET，其源極和漏極之間有一n型導(dǎo)電溝道，改變柵極對源極的電壓，可以控制通過溝道的電流大小。耗盡型器件在其柵極電壓為零時(shí)也存在溝道，而 增強(qiáng)型器件一定要施加?xùn)艠O電壓才有溝道出現(xiàn)。與n溝道器件對應(yīng)，還有p溝道的功率MOSFET。圖3為圖2所示SIPMOS的輸出特性。它表明了柵極的控制作用及不同柵極電壓下，漏極電流與漏極電壓之間的關(guān)系。圖3中，在非飽和區(qū)(Ⅰ),源極和漏極間相當(dāng)于一個(gè)小電阻；在亞閾值區(qū)(Ⅲ)則表現(xiàn)為開路；在飽和區(qū)(Ⅱ)，器件具有放大作用。
功率MOSFET屬于 電壓型控制器件。它依靠多數(shù)載流子工作，因而具有許多優(yōu)點(diǎn)：能與集成電路直接相連；開關(guān)頻率可在數(shù)兆赫以上（可達(dá)100MHz），比雙極型功率晶體管(GTR)至少高10倍；導(dǎo)通電阻具有正溫度系數(shù)，器件不易發(fā)生二次擊穿，易于并聯(lián)工作。與GTR相比，功率MOSFET的導(dǎo)通電阻較大，電流密度不易提高，在100kHz以下頻率工作時(shí)，其功率損耗高于GTR。此外，由于導(dǎo)電溝道很窄（微米級）,單元尺寸精細(xì)，其制作也較GTR困難。在80年代中期，功率MOSFET的容量還不大（有100A/60V，75A/100V，5A/1000V等幾種）。
功率MOSFET是70年代末開始應(yīng)用的 新型電力電子器件，適合于 數(shù)千瓦以下的電力電子裝置，能顯著縮小裝置的體積并提高其性能，預(yù)期將逐步取代同容量的 GTR。功率MOSFET的發(fā)展趨勢是提高容量，普及應(yīng)用，與其他器件結(jié)合構(gòu)成復(fù)合管，將多個(gè)元件制成組件和模塊，進(jìn)而與控制線路集成在一個(gè)模塊中（這將會(huì)更新電力電子線路的概念）。此外，隨著頻率的進(jìn)一步提高，將出現(xiàn)能工作在微波領(lǐng)域的大容量功率MOSFET。
參考資料 >