电力MOSFET开关概述及工作原理

我们现在开始讲解 电力 MOSFET 的开关概述 那么它在书本上包括 5.1.1 MOSFET 的工作原理 5.1.2 导通电阻 和 5.1.7 同步整流三节 那么为什么我们单独讲解 MOSFET 呢 我们看电力晶体管 GTR 它其实事实上已经被淘汰掉了 除了现在市场上实际上可以买到 那是为了老设备去被维修 那么晶闸管、门极可关断晶闸管 它的功率特别大 而且它操控起来实际上非常麻烦 那么我们除非到了必须的时候 我们再去讲解它 而 IGBT 和 MOSFET 它的使用上是相似的 但 IGBT 它用于中大功率场合 所以我们想用 IGBT 也需要先学好 MOSFET 那么 MOSFET 它特别适用于 瓦到数十瓦乃至到千瓦这种中小功率场合 特别适用于电源管理行业的入门来学习 我们学习的主要内容是什么呢 我们要学习 MOSFET 的工作原理 它的主要参数 我们要了解它的开关过程 我们要知道它是怎么驱动的 我们还要知道它怎么应用于同步整流 那么学完以后我们要达到什么目的呢 我们会对 MOSFET 进行选型 会进行驱动 知道什么样的开关过程是正常的 我们先来讲解 电力 MOSFET 的开关工作原理 它在书本上的 5.1.1 节 电力 MOSFET 它是一个垂直导电结构 那么我们以 N 型管为例 在 N 型衬底上掺杂了两个 P 区 那么在栅极和衬底之间 隔着氧化硅绝缘体 白色的粗线表示的是金属导线 那么这些金属导线 分别引出了源极、栅极和漏极 我们来看在 GS 之间 也是不加控制电压的时候 电流是没有办法从 D 流向 S 的 因为这个时候 PN 结是从 N 流到 P 反向截止 这种状态称为断开状态 我们来看反向导电 我们可以看到在任何时候 电流都可以从 S 流到 D 也就是 PN 结正向导通 那么这个等效于 MOSFET 天生寄生有一个二极管 也就是从 S 到 D 并联一个二极管 寄生二极管 那么如果我们在 GS 之间加正向电压 GS 之间加正向电压 中间是绝缘体 就会形成电场 那么这个电场会导致 P 区 形成小块的 N 型反型层 那么当我们继续增大 GS 之间的电压 电场强度增加，反型层扩大 最终反型层的 N 区 和衬底的 N 区连成一片 那么现在电流就可以从 D 通过反型层流到 S 也就是说 DS 之间现在可以导通了 本课小结 我们为什么学习 MOSFET 呢 GTR 巨型晶体管它实际上已经淘汰了 晶闸管、门极可控晶闸管不好操控 而且功率特别大 我们肯定不会首先去学习它 IGBT 它和 MOSFET 非常类似 但它功率也大 我们要用好 IGBT 首先你要学会怎么用 MOSFET 而 MOSFET 是小功率和入门的 首选开关器件 MOSFET 的工作原理 我们可以看到 MOSFET 通常时候 D 流向 S 被 PN 结反向截止阻断 它不导通 当 GS 之间加载控制电压的时候 电场导致 P 区形成 N 型反型层 这个反型层足够宽形成导电沟道 那么 D 就可以流向 S 那么就相当于开关是导通的 这就是 MOSFET 的开关原理