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(jí)),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)。下面跟著商甲半導(dǎo)體了解一下不同封裝形式的MOS管適配的電壓和電流是有必要的。中國臺(tái)灣20V至100V N+P MOSFET功率器件MOS產(chǎn)品選型哪家公司好
MOSFET的原理
MOSFET的原意是:MOS(MetalOxideSemiconductor金屬氧化物半導(dǎo)體),F(xiàn)ET(FieldEffectTransistor場(chǎng)效應(yīng)晶體管),即以金屬層(M)的柵極隔著氧化層(O)利用電場(chǎng)的效應(yīng)來控制半導(dǎo)體(S)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管也分為結(jié)型和絕緣柵型,但通常主要指絕緣柵型中的MOS型(MetalOxideSemiconductorFET),簡稱功率MOSFET(PowerMOSFET)。結(jié)型功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管一般稱作靜電感應(yīng)晶體管(StaticInductionTransistor——SIT)。其特點(diǎn)是用柵極電壓來控制漏極電流,驅(qū)動(dòng)電路簡單,需要的驅(qū)動(dòng)功率小,開關(guān)速度快,工作頻率高,熱穩(wěn)定性優(yōu)于GTR,但其電流容量小,耐壓低,一般只適用于功率不超過10kW的電力電子裝置。 上海專業(yè)選型功率器件MOS產(chǎn)品選型規(guī)格書功率器件是電力電子領(lǐng)域的重要組件,處理高壓大電流,廣泛應(yīng)用于新能源、汽車電子和工業(yè)控制。
超結(jié)MOS也是為了解決額定電壓提高而導(dǎo)通電阻增加的問題,超結(jié)結(jié)構(gòu)MOSFET在D端和S端排列多個(gè)垂直pn結(jié)的結(jié)構(gòu),其結(jié)果是在保持高電壓的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了低導(dǎo)通電阻。超級(jí)結(jié)的存在突破了硅的理論極限,而且額定電壓越高,導(dǎo)通電阻的下降越明顯。以下圖為例,超結(jié)在S端和D端增加了長長的柱子,形成垂直的PN結(jié),交替排列。N層和P層在漂移層中設(shè)置垂直溝槽,當(dāng)施加電壓時(shí)耗盡層水平擴(kuò)展,很快合并形成與溝槽深度相等的耗盡層。耗盡層擴(kuò)展至溝槽間距的一半,因此形成厚度等于溝槽深度的耗盡層。耗盡層的膨脹小且良好,允許漂移層雜質(zhì)濃度增加約5倍,從而可以降低RDS(ON)。
功率MOSFET的基本特性
動(dòng)態(tài)特性MOSFET其測(cè)試電路和開關(guān)過程。開通過程;開通延遲時(shí)間td(on)—Up前沿時(shí)刻到UGS=UT并開始出現(xiàn)iD的時(shí)刻間的時(shí)間段;上升時(shí)間tr—UGS從UT上升到MOSFET進(jìn)入非飽和區(qū)的柵壓UGSP的時(shí)間段;iD穩(wěn)態(tài)值由漏極電源電壓UE和漏極負(fù)載電阻決定。UGSP的大小和iD的穩(wěn)態(tài)值有關(guān),UGS達(dá)到UGSP后,在up作用下繼續(xù)升高直至達(dá)到穩(wěn)態(tài),但iD已不變。開通時(shí)間ton—開通延遲時(shí)間與上升時(shí)間之和。
關(guān)斷延遲時(shí)間td(off)—Up下降到零起,Cin通過RS和RG放電,UGS按指數(shù)曲線下降到UGSP時(shí),iD開始減小為零的時(shí)間段。下降時(shí)間tf—UGS從UGS
P繼續(xù)下降起,iD減小,到UGS
MOSFET的開關(guān)速度MOSFET的開關(guān)速度和Cin充放電有很大關(guān)系,使用者無法降低Cin,但可降低驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)阻Rs減小時(shí)間常數(shù),加快開關(guān)速度,MOSFET只靠多子導(dǎo)電,不存在少子儲(chǔ)存效應(yīng),因而關(guān)斷過程非常迅速,開關(guān)時(shí)間在10~100ns之間,工作頻率可達(dá)100kHz以上,是主要電力電子器件中比較高的。場(chǎng)控器件靜態(tài)時(shí)幾乎不需輸入電流。但在開關(guān)過程中需對(duì)輸入電容充放電,仍需一定的驅(qū)動(dòng)功率。開關(guān)頻率越高,所需要的驅(qū)動(dòng)功率越大。 DFN(Dual Flat Non-leaded) 無引腳扁平封裝,引腳從底部引出,寄生電感低于QFN(如筆記本電腦電源)。
晶體管外形封裝(TO)
TO封裝作為早期的封裝規(guī)格,涵蓋諸如TO-3P、TO-247等多種設(shè)計(jì)。這種封裝形式以其高耐壓和強(qiáng)抗擊穿能力著稱,適用于中高壓、大電流的MOS管。在現(xiàn)代應(yīng)用中,TO封裝逐漸向表面貼裝式發(fā)展。
雙列直插式封裝(DIP)
DIP封裝以其兩排引腳設(shè)計(jì)而聞名,被設(shè)計(jì)為插入到具有相應(yīng)DIP結(jié)構(gòu)的芯片插座中。DIP封裝還有其緊縮版——SDIP(Shrink DIP)。DIP封裝類型多樣,包括多層陶瓷雙列直插式DIP等,其優(yōu)勢(shì)在于與主板的兼容性較好。然而,DIP封裝由于其較大的封裝面積和厚度,可靠性相對(duì)較低。
外形晶體管封裝(SOT)
SOT是一種貼片型小功率晶體管封裝,其常見類型包括SOT23、SOT89等。這種封裝以小巧體積和良好可焊性見稱,廣泛應(yīng)用于低功率場(chǎng)效應(yīng)管中。
小外形封裝(SOP)
SOP(Small Out-Line Package)是一種表面貼裝型封裝方式,其引腳以L字形從封裝兩側(cè)引出。SOP封裝常用于MOSFET的封裝,其以塑料材質(zhì)輕便簡潔的封裝形式贏得廣泛應(yīng)用。為了適應(yīng)更高性能要求,又發(fā)展了諸如TSOP等新型封裝。
四邊無引線扁平封裝(QFN)
QFN是一種四邊配置有電極接點(diǎn)的封裝方式,其特點(diǎn)是無引線和具備優(yōu)異的熱性能。其應(yīng)用主要集中在微處理器等領(lǐng)域,提供更優(yōu)的散熱能力。 二極管?:如整流二極管、快恢復(fù)二極管,用于單向?qū)щ娕c電壓鉗位;佛山領(lǐng)域功率器件MOS產(chǎn)品選型供應(yīng)商
MOSFET其優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在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。中國臺(tái)灣20V至100V N+P MOSFET功率器件MOS產(chǎn)品選型哪家公司好
功率器件常見類型:
功率二極管:**簡單的功率器件,單向?qū)ǎㄍǔ3惺芨叻磯海?
功率 MOSFET:通過電壓控制的高速開關(guān)管,在中低壓、中高頻應(yīng)用中效率高。
絕緣柵雙極晶體管:結(jié)合了MOSFET的高速開關(guān)特性和BJT的大電流承載能力,是目前中高功率應(yīng)用(如變頻器、電動(dòng)汽車、工業(yè)電源)的主力器件。
晶閘管:主要是可控硅整流器和門極可關(guān)斷晶閘管。前者常用于可控整流、交流調(diào)壓,后者在大功率領(lǐng)域仍有應(yīng)用。
寬禁帶半導(dǎo)體器件:如 SiC 功率器件(碳化硅) 和 GaN功率器件(氮化鎵)。這些是新一代高性能功率器件,具有更高的開關(guān)頻率、更高的工作溫度、更低的損耗和更小的體積,正在迅速發(fā)展和應(yīng)用。 中國臺(tái)灣20V至100V N+P MOSFET功率器件MOS產(chǎn)品選型哪家公司好