Galios MOSFET taip pat skirstomas į sankryžos tipą ir izoliuotų vartų tipą, bet dažniausiai daugiausia reiškia izoliuotų vartų tipą MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET), vadinamą galios MOSFET (Power MOSFET). Sankryžos tipo galios lauko efekto tranzistorius paprastai vadinamas elektrostatiniu indukcijos tranzistoriumi (Static Induction Transistor - SIT). Jam būdinga vartų įtampa, skirta nutekėjimo srovei valdyti, pavaros grandinė yra paprasta, reikia mažai pavaros galios, greitas perjungimo greitis, didelis veikimo dažnis, šiluminis stabilumas yra geresnis neiGTR, tačiau jo srovės talpa yra maža, žemos įtampos, paprastai taikoma tik ne didesnei kaip 10 kW galios elektroninių prietaisų galiai.
1. Galios MOSFET struktūra ir veikimo principas
Galios MOSFET tipai: pagal laidų kanalą galima suskirstyti į P kanalą ir N kanalą. Pagal vartų įtampos amplitudę galima suskirstyti į; išsekimo tipas; kai vartų įtampa lygi nuliui, kai nutekėjimo šaltinio polius tarp laidaus kanalo egzistavimo, sustiprintas; N (P) kanalo įrenginyje vartų įtampa yra didesnė už (mažesnę) už nulį prieš laidžiojo kanalo egzistavimą, MOSFET galia daugiausia yra padidinta N kanalu.
1.1 GaliaMOSFETstruktūra
Maitinimo MOSFET vidinė struktūra ir elektros simboliai; jo laidumas tik vienas poliškumo nešiklis (polis), dalyvaujantis laidžiajame, yra vienpolis tranzistorius. Laidumo mechanizmas yra toks pat kaip ir mažos galios MOSFET, tačiau struktūra turi didelį skirtumą, mažos galios MOSFET yra horizontalus laidus įtaisas, galios MOSFET dauguma vertikalios laidžios struktūros, taip pat žinomas kaip VMOSFET (vertikalus MOSFET) , kuris labai pagerina MOSFET įrenginio įtampą ir srovės atsparumą.
Atsižvelgiant į vertikalios laidžios struktūros skirtumus, bet taip pat suskirstytas į V formos griovelio naudojimą vertikaliam VVMOSFET laidumui pasiekti ir turi vertikalią laidžią dvigubai išsklaidytą VDMOSFET MOSFET struktūrą (Vertical Double-diffused).MOSFET), šis dokumentas daugiausia aptariamas kaip VDMOS įrenginių pavyzdys.
Galios MOSFET, skirti kelioms integruotoms struktūroms, pvz., Tarptautinis lygintuvas (tarptautinis lygintuvas) HEXFET, naudojant šešiakampį įrenginį; Siemens (Siemens) SIPMOSFET naudojant kvadratinį vienetą; Motorola (Motorola) TMOS naudojant stačiakampį vienetą "Pin" formos išdėstymu.
1.2 Power MOSFET veikimo principas
Atjungimas: tarp nutekėjimo šaltinio polių ir teigiamo maitinimo šaltinio, vartų šaltinio poliai tarp įtampos yra lygus nuliui. p bazinė sritis ir N dreifo sritis, suformuota tarp PN sankryžos J1 atvirkštinio poslinkio, nėra srovės srauto tarp nutekėjimo šaltinio polių.
Laidumas: tarp užtvaro šaltinio gnybtų įjungus teigiamą įtampą UGS, vartai yra izoliuoti, todėl vartų srovė neteka. Tačiau teigiama vartų įtampa išstums skyles P srityje po jais ir pritrauks P srityje esančius oligonus-elektronus į P regiono paviršių po vartais, kai UGS yra didesnis nei UT (įjungimo įtampa arba slenkstinė įtampa), elektronų koncentracija P regiono paviršiuje po vartais bus didesnė nei skylių koncentracija, todėl P tipo puslaidininkis paverstas N tipo ir taps apverstas sluoksnis, o apverstas sluoksnis sudaro N kanalą, todėl PN jungtis J1 išnyksta, nutekėjimas ir šaltinis yra laidūs.
1.3 Pagrindinės galios MOSFET charakteristikos
1.3.1 Statinės charakteristikos.
Ryšys tarp išleidimo srovės ID ir įtampos UGS tarp vartų šaltinio vadinamas MOSFET perdavimo charakteristika, ID yra didesnis, ryšys tarp ID ir UGS yra maždaug tiesinis, o kreivės nuolydis apibrėžiamas kaip translaidumas Gfs. .
MOSFET nutekėjimo voltų-amperų charakteristikos (išėjimo charakteristikos): ribinė sritis (atitinka GTR ribinę sritį); prisotinimo sritis (atitinka GTR amplifikacijos sritį); neprisotinimo sritis (atitinka GTR prisotinimo sritį). Galios MOSFET veikia perjungimo būsenoje, ty perjungia pirmyn ir atgal tarp atjungimo srities ir neprisotinimo srities. Maitinimo MOSFET turi parazitinį diodą tarp nutekėjimo šaltinio gnybtų, o įrenginys veikia, kai tarp nutekėjimo šaltinio gnybtų yra įjungta atvirkštinė įtampa. Galios MOSFET įjungimo varža turi teigiamą temperatūros koeficientą, kuris yra palankus išlyginti srovę, kai įrenginiai yra prijungti lygiagrečiai.
1.3.2 Dinaminis apibūdinimas;
jos bandymo grandinės ir perjungimo proceso bangos formos.
Įjungimo procesas; įjungimo uždelsimo laikas td(on) - laiko tarpas nuo įėjimo momento iki momento, kai pradeda pasirodyti uGS = UT ir iD; kilimo laikas tr- laikotarpis, kai uGS pakyla nuo uT iki vartų įtampos UGSP, kai MOSFET patenka į neprisotintą sritį; iD pastovios būsenos vertę lemia nutekėjimo maitinimo įtampa, UE ir nutekėjimas. UGSP dydis yra susijęs su iD pastovios būsenos reikšme. Kai UGS pasiekia UGSP, jis toliau kyla, veikiant iki, kol pasiekia pastovią būseną, tačiau iD nesikeičia. Įjungimo laikas tonomis – įjungimo delsos laiko ir kilimo laiko suma.
Išjungimo delsos laikas td(išjungtas) – laikotarpis, kai iD pradeda mažėti iki nulio nuo laiko iki nukritimo iki nulio, Cin išleidžiamas per Rs ir RG, o uGS patenka į UGSP pagal eksponentinę kreivę.
Kritimo laikas tf – laikotarpis nuo tada, kai uGS toliau krenta nuo UGSP ir iD, mažėja, kol kanalas išnyksta, kai uGS < UT, o ID nukrenta iki nulio. Išjungimo laikas išjungti – išjungimo delsos laiko ir kritimo laiko suma.
1.3.3 MOSFET perjungimo greitis.
MOSFET perjungimo greitis ir Cin įkrovimas ir iškrovimas turi puikų ryšį, vartotojas negali sumažinti Cin, tačiau gali sumažinti vairavimo grandinės vidinę varžą Rs, kad sumažintų laiko konstantą, pagreitintų perjungimo greitį, MOSFET pasikliauja tik politroniniu laidumu, nėra oligotroninio saugojimo efekto, todėl išjungimo procesas yra labai greitas, perjungimo laikas 10-100 n, veikimo dažnis gali būti iki 100 kHz ar daugiau, yra didžiausias iš pagrindinių galios elektroninių prietaisų.
Lauko valdomiems įrenginiams ramybės būsenoje beveik nereikia įvesties srovės. Tačiau perjungimo proceso metu įvesties kondensatorius turi būti įkrautas ir iškrautas, o tam vis tiek reikia tam tikros varomosios galios. Kuo didesnis perjungimo dažnis, tuo didesnė reikiama pavaros galia.
1.4 Dinaminis našumo gerinimas
Be prietaiso taikymo, reikia atsižvelgti į įrenginio įtampą, srovę, dažnį, bet taip pat turi įsisavinti, kaip apsaugoti įrenginį, o ne padaryti prietaiso trumpalaikius žalos pokyčius. Žinoma, tiristorius yra dviejų bipolinių tranzistorių derinys, kartu su didele talpa dėl didelio ploto, todėl jo dv/dt galimybė yra labiau pažeidžiama. Di/dt atveju ji taip pat turi išplėstinio laidumo srities problemą, todėl ji taip pat nustato gana rimtus apribojimus.
Galios MOSFET atvejis yra gana skirtingas. Jo dv/dt ir di/dt pajėgumai dažnai vertinami pagal pajėgumą per nanosekundę (o ne per mikrosekundę). Tačiau nepaisant to, jis turi dinaminių veikimo apribojimų. Tai gali būti suprantama pagal pagrindinę galios MOSFET struktūrą.
Galios MOSFET ir atitinkamos ekvivalentinės grandinės struktūra. Be beveik kiekvienos įrenginio dalies talpos, reikia atsižvelgti į tai, kad MOSFET yra lygiagrečiai prijungtas diodas. Tam tikru požiūriu yra ir parazitinis tranzistorius. (Kaip IGBT taip pat turi parazitinį tiristorių). Tai svarbūs veiksniai tiriant MOSFET dinaminę elgseną.
Visų pirma, vidinis diodas, prijungtas prie MOSFET struktūros, turi tam tikrą lavinos galimybę. Paprastai tai išreiškiama vienkartinės lavinos galimybe ir pasikartojančios lavinos galimybe. Kai atvirkštinis di/dt yra didelis, diodas yra veikiamas labai greito impulso smaigalio, kuris gali patekti į lavinos sritį ir sugadinti įrenginį, kai viršijama jo lavinos galimybė. Kaip ir bet kurio PN jungties diodo, jo dinamines charakteristikas išnagrinėti yra gana sudėtinga. Jie labai skiriasi nuo paprastos PN sankryžos, vedančios į priekį ir blokuojančios priešinga kryptimi, koncepcijos. Kai srovė greitai mažėja, diodas praranda atvirkštinio blokavimo galimybę tam tikram laikotarpiui, vadinamam atvirkštinio atkūrimo laiku. taip pat yra laikotarpis, kai PN sandūra turi veikti greitai ir nerodo labai mažo pasipriešinimo. Įpurškus į priekį į diodą galios MOSFET, mažumos įpurškimo nešikliai taip pat padidina MOSFET, kaip daugiatroninio įrenginio, sudėtingumą.
Laikinosios sąlygos yra glaudžiai susijusios su linijos sąlygomis, todėl taikant šį aspektą reikia skirti pakankamai dėmesio. Svarbu turėti išsamių žinių apie įrenginį, kad būtų lengviau suprasti ir analizuoti atitinkamas problemas.
Paskelbimo laikas: 2024-04-18
