MOSFET中用内部二极管,保护器件免受因连接的电感性负载,产生的反向EMF尖峰的影响。当电感负载与MOSFET漏极接通时,电能立即存储在负载内部,并且在下一个瞬间随着关闭,该存储的EMF从MOSFET源极到漏极,从而导致MOSFET性损坏。在器件的漏源极间存在一个内部二极管,通过允许反电动势尖峰穿过二极管来阻止MOSFET被损坏,保护MOSFET。
功率MOS场效应晶体管的种类:按导电沟道可分为P沟道和N沟道。按栅极电压幅值可分为;耗尽型;当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道,增强型;对于N(P)沟道器件,栅极电压大于(小于)零时才存在导电沟道,功率MOSFET主要是N沟道增强型。
功率MOSFET的内部结构和电气符号如图1所示;其导通时只有一种极性的载流子(多子)参与导电,是单极型晶体管。导电机理与小功率mos管相同,但结构上有较大区别,小功率MOS管是横向导电器件,功率MOSFET大都采用垂直导电结构,又称为VMOSFET(Vertical MOSFET),大大提高了MOSFET器件的耐压和耐电流能力。功率MOSFET为多元集成结构,如国际整流器公司(International Rectifier)的HEXFET采用了六边形单元;西门子公司(Siemens)的SIPMOSFET采用了正方形单元;摩托罗拉公司(Motorola)的TMOS采用了矩形单元按“品”字形排列。
MOSFET结构中所附带的本征二极管具有一定的雪崩能力。通常用单次雪崩能力和重复雪崩能力来表达。当反向di/dt很大时,二极管会承受一个速度非常快的脉冲尖刺,它有可能进入雪崩区,一旦其雪崩能力就有可能将器件损坏。作为任一种PN结二极管来说,仔细研究其动态特性是相当复杂的。它们和我们一般理解PN结正向时导通反向时阻断的简单概念很不相同。当电流迅速下降时,二极管有一阶段失去反向阻断能力,即所谓反向恢复时间。PN结要求迅速导通时,也会有一段时间并不显示很低的电阻。在功率MOSFET中一旦二极管有正向注入,所注入的少数载流子也会增加作为多子器件的MOSFET的复杂性。
功率MOSFET场效应管从驱动模式上看,属于电压型驱动控制元件,驱动电路的设计比较简单,所需驱动功率很小。采用功率MOSFET场效应作为开关电源中的功率开关,在启动或稳态工作条件下,功率MOSFET场效应管的峰值电流要比采用双极型功率晶体管小得多。
作为多数载流子器件,MOSFET在其源极和漏极之间承载电流。 该晶体管通过施加到相应 MOS 栅极的常规电压进行调节。 在 n-MOSFET中,电子充当多数载流子,而在 p-MOSFET中,空穴充当多数载流子。
刚开始制造的晶体管使用金属栅极。 随着时间的增长,晶体管的栅极被改变,多晶硅正在被使用。 MOS的中间中间层由通常被称为栅极氧化物的氧化硅绝缘薄膜制成。 较低层的层掺杂有硅树脂。如果我们应用一个 负电压 在栅极中,栅极上产生负电荷。 在栅极之外,随着迁移率载流子带正能量,空穴被吸引到该区域。 这称为累积模式。
MOSFET 是一个三端(栅极、漏极和源极)全控开关。栅极/控制信号发生在栅极和源极之间,其开关端为漏极和源极。栅极本身由金属制成,使用金属氧化物与源极和漏极分开。这可以减少功耗,并使晶体管成为用作电子开关或共源放大器的选择。
为了正常工作,MOSFET 保持正温度系数。这意味着几乎没有热失控的机会。通态损耗较低,因为理论上晶体管的通态电阻没有限制。此外,由于 MOSFET 可以在高频下工作,它们可以执行快速开关应用而关断损耗很小。
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