電力場效應管

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電力場效應管又名電力場效應晶體管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），結型電力場效應晶體管一般稱作靜電感應晶體管（Static Induction Transistor——SIT）。

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管，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。