電力場效應管又名電力場效應電晶體分為結型和絕緣柵型，通常主要指絕緣柵型中的MOS型（Metal Oxide Semiconductor FET），簡稱電力MOSFET（Power MOSFET），結型電力場效應電晶體一般稱作靜電感應電晶體（Static Induction Transistor——SIT）。
基本介紹
- 中文名：電力場效應管
- 外文名：電力場效應電晶體
- 分類：結型和絕緣柵型
- 簡稱：電力MOSFET
- 通常指：MOS型
- 溝道分類：P和N
特點,種類,結構,基本特性,主要參數,注意事項,
特點
用柵極電壓來控制漏極電流
驅動電路簡單，需要的驅動功率小。
開關速度快，工作頻率高。
熱穩定性優於GTR。
電流容量小，耐壓低，一般只適用於功率不超過10kW的電力電子裝置 。
種類
按導電溝道可分為P溝道和N溝道。
耗盡型——當柵極電壓為零時漏源極之間就存在導電溝道。
增強型——對於N（P）溝道器件，柵極電壓大於（小於）零時才存在導電溝道。
電力MOSFET主要是N溝道增強型。
結構
小功率MOS管是橫嚮導電器件。
電力MOSFET大都採用垂直導電結構，又稱為VMOSFET（Vertical MOSFET）。
按垂直導電結構的差異，分為利用V型槽實現垂直導電的VVMOSFET和具有垂直導電雙擴散MOS結構 的VDMOSFET（Vertical Double-diffused MOSFET）。
這裡主要以VDMOS器件為例進行討論。
電力MOSFET的工作原理（N溝道增強型VDMOS）
截止：漏源極間加正電源，柵源極間電壓為零。
P基區與N漂移區之間形成的PN結J1反偏，漏源極之間無電流流過。
導電：在柵源極間加正電壓UGS
當UGS大於UT時，P型半導體反型成N型而成為反型層，該反型層形成N溝道而使PN結J1消失，漏極和源極導電 。
基本特性
靜態特性
（1）漏極電流ID和柵源間電壓
漏極電流ID和柵源間電壓UGS的關係稱為MOSFET的轉移特性。
ID較大時，ID與UGS的關係近似線性，曲線的斜率定義為跨導Gfs。
(2)MOSFET的漏極伏安特性（即輸出特性）：
截止區（對應於GTR的截止區）
飽和區（對應於GTR的放大區）
非飽和區（對應GTR的飽和區）
工作在開關狀態，即在截止區和非飽和區之間來迴轉換。
漏源極之間有寄生二極體，漏源極間加反向電壓時導通。
通態電阻具有正溫度係數，對器件並聯時的均流有利。
(3)動態特性
開通過程
開通延遲時間td(on)
上升時間tr
開通時間ton——開通延遲時間與上升時間之和
關斷過程
關斷延遲時間td(off)
下降時間tf
關斷時間toff——關斷延遲時間和下降時間之和
MOSFET的開關速度
MOSFET的開關速度和Cin充放電有很大關係。
可降低驅動電路內阻Rs減小時間常數，加快開關速度。
不存在少子儲存效應，關斷過程非常迅速。
開關時間在10~100ns之間，工作頻率可達100kHz以上，是主要電力電子器件中最高的。
場控器件，靜態時幾乎不需輸入電流。但在開關過程中需對輸入電容充放電，仍需一定的驅動功率。
開關頻率越高，所需要的驅動功率越大。
主要參數
除跨導Gfs、開啟電壓UT以及td(on)、tr、td(off)和tf之外還有：
(1)漏極電壓UDS——電力MOSFET電壓定額
(2)漏極直流電流ID和漏極脈衝電流幅值IDM——電力MOSFET電流定額
(3)柵源電壓UGS—— UGS>20V將導致絕緣層擊穿 。
(4)極間電容——極間電容CGS、CGD和CDS
間加正向電壓使N型半導體中的多數載流子-電子由源極出發，經過溝道到達漏極形成漏極電流ID。
注意事項
1、防止靜電擊穿
靜電是相對於另一表面或相對於地的一物體表麗上電子的過剩或不足。過剩電子的表面帶有負電，電子不足的表面帶有正電。靜電一般由磨擦或感應產生。電力MOSFET的最大優點是具有極高的輸入阻抗，因此在靜電較強的場合難於泄放電荷，容易引起靜電擊穿。靜電擊穿有兩種形式：一是電壓型，即柵極的薄氧化層發生擊穿而形成針孔，使柵極和源極間短路，或者使柵極和漏極間短路；二是功率型，即金屬化薄膜鋁條被熔斷，造成柵極開路或者是源極開路。造成靜電擊穿的電荷源可能是器件本身，也可能是與之接觸的外部帶電物體，或帶電人體。在乾燥環境中，活動的人體電位可達數千伏甚至上萬伏，所以人體是引起電力MOSFET靜電擊穿的主要電荷源之一。引起電力MOSFET靜電擊穿所需的靜電電壓為1000v或更高些(取決於晶片太小)。對於帶電的電力MOSFET，當它與周圍物體的幾何位置發生相應變化，這會使器件電壓升高，從而造成器件損壞。有時，如帶電荷的器件與地短接，則放電瞬間會造成器件損壞。在電場中，由於靜電感應電力MOSFET將產生感應電場，故當器件處於強電場中時．會發生柵極絕緣體擊穿。
防止靜電擊穿時應注意：(1)在MOSFET測試和接人電路之前，應存放在靜電包裝袋、導電材料或金屬容器中，不能放在塑膠盒或塑膠袋中。取用時應拿管殼部分而不是引線部分。工作人員需通過腕帶良好接地。(2)將MOSFET接入電路時，工作檯和烙鐵都必須良好接地，焊接時電烙鐵功率應不超過25W，最好是用內熱式烙鐵。先焊柵極，後焊漏極與源極。(3)在測試MOSFET時，測量儀器和工作檯都必須良好接地，並儘量減少相同儀器的使用次數和使用時間，從而儘快作業。MOsFET的三個電極未全部接入測試儀器或電路前．不要施加電壓。改換測試範圍時，電壓和電流都必須先恢復到零。(4)注意柵極電壓不要過限。有些型號的電力MOSFET內部輸入端接有齊納保護二極體，這種器件柵源間的反向電壓不得超過0．3V，對於內部未設齊納保護：極管的器件，應在柵源同外接齊納保護二極體或外接其他保護電路。(5)使用MOSFET時，盡最不穿易產生靜電荷的服裝(如尼龍服裝)。(6)在操作現場，要儘量迴避易帶電的絕緣體(特別是化學纖維和靼料易帶電)和使用導電性物質。例如：導電性底板、空氣離子化增壓器等，並避免操作現場放置易產生靜電的物質，保證操作現場濕度適當。當濕度過高時，可採取加溫措施，正確的操作現場防靜電措施。
2、防止偶然性振盪損壞器件
電力MOSFET在與測試儀器、接插盒等儀器的輸入電容、輸入電阻匹配不當時，可能出現偶然性振盪，造成器件損壞。因此，在用圖示儀等儀器測試時，在器件的柵極端子處接lOkfl串聯電阻，也可在柵源問外接約0．5妒的電容器。
(1)場效應電晶體互導大小與工作區有關，電壓越低則越高。
(2)結型場效應電晶體的豫、漏極可以互換使用。
(3)絕緣柵型場效應電晶體．在柵極開路時極易受周圍磁場作用，會產生瞬問高電壓使柵極擊穿。故在存放時，應將三個引腳短路，防止靜電感應電荷擊穿絕緣柵。
(4)工作點的選擇，應不得超過額定漏源電壓、柵源電壓、耗散功率及最大電流所允許的數值。
(5)測試絕緣柵場效應電晶體時，測試儀器應良好接地，以免擊穿柵極。
(6)需採取防潮措施，防止由於輸入阻抗下降造成場效應電晶體性能惡化。
