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功率场效应晶体管

功率场效应晶体管(VF)又称VMOS场效应管。在实际应用中,它有着比晶体管和MOS场效应管更好的特性。

功率场效应晶体管基本信息

功率场效应晶体管特性

功率场效应晶体管及其特性

一、 功率场效应晶体管是电压控制器件,在功率场效应晶体管中较多采用的是V沟槽工艺,这种工艺生产地管称为VMOS场效应晶体管,它的栅极做成V型,有沟道短、耐压能力强、跨导线性好、开关速度快等优点,故在功率应用领域有着广泛的应用,出现一种更好的叫TMOS管,它是在VMOS管基础上改进而成的,没有V形槽,只形成了很短的导通沟槽。

二、 功率场效应晶体管的基本参数及符号

1.极限参数和符号

(1) 漏源极间短路时,栅漏极间的耐压VGDS

(2) 漏源极间开路时,栅漏极间的耐压VGSO

(3) 栅源极在规定的偏压下,漏源极间耐压VDSX

(4) 击穿电压BVDS

(5) 栅极电流IG

(6) 最大漏电极耗散功率PD

(7) 沟道温度TGH,存储温度TSTG

2.电气特性参数和符号

(1) 栅极漏电电流IGSS

(2) 漏极电流IDSS

(3) 夹断电压VP

(4) 栅源极门槛极电压VGS(th)

(5) 导通时的漏极电流ID(on)

(6) 输入电容Ciss

(7) 反向传输电容Crss

(8) 导通时的漏源极间电阻RDS(on)

(9) 导通延时时间td(on)

(10)上升时间tr

(11)截止延时时间td(off)

(12)下降时间tf

这些参数反映了功率场效应晶体管在开关工作状态下的瞬间响应特性,在功率场效应晶体管用于电机控制等用途时特别有用。

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功率场效应晶体管造价信息

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功率场效应晶体管详解

用半导体的场效应制作的功率晶体管。半导体的场效应指通过垂直于半导体表面的外加电场,可以控制或改变靠近表面附近薄层内半导体的导电特性。功率场效应晶体管元件符号如图1所示。图1中G、D、S分别代表其栅极、漏极和源极。功率MOSFET(金属-氧化物-半导体场效应晶体管)是最重要的一种功率场效应晶体管,除此之外还有MISFET、MESFET、JFET等几种。功率MOSFET为功率集成器件,内含数百乃至上万个相互并联的MOSFET单元。为提高其集成度和耐压性,大都采用垂直结构(即VMOS),如VVMOS(V型槽结构)、VUMOS、SIPMOS等。 图2显示了一种SIPMOS(n沟道增强型功率MOSFET)的部分剖面结构。其栅极用导电的多晶硅制成,栅极与半导体之间有一层二氧化硅薄膜,栅极与源极位于硅片的同一面,漏极则在背面。从总体上看,漏极电流垂直地流过硅片,漏极和源极间电压也加在硅片的两个面之间。 该器件属于耗尽型n沟道的功率MOSFET,其源极和漏极之间有一n型导电沟道,改变栅极对源极的电压,可以控制通过沟道的电流大小。耗尽型器件在其栅极电压为零时也存在沟道,而增强型器件一定要施加栅极电压才有沟道出现。与n沟道器件对应,还有p沟道的功率MOSFET。 图3为图2所示SIPMOS的输出特性。它表明了栅极的控制作用及不同栅极电压下,漏极电流与漏极电压之间的关系。图3中,在非饱和区(Ⅰ),源极和漏极间相当于一个小电阻;在亚阈值区(Ⅲ)则表现为开路;在饱和区(Ⅱ),器件具有放大作用。

功率MOSFET属于电压型控制器件。它依靠多数载流子工作,因而具有许多优点:能与集成电路直接相连;开关频率可在数兆赫以上(可达100MHz),比双极型功率晶体管(GTR)至少高10倍;导通电阻具有正温度系数,器件不易发生二次击穿,易于并联工作。与GTR相比,功率MOSFET的导通电阻较大,电流密度不易提高,在100kHz以下频率工作时,其功率损耗高于GTR。此外,由于导电沟道很窄(微米级),单元尺寸精细,其制作也较GTR困难。在80年代中期,功率MOSFET的容量还不大(有100A/60V,75A/100V,5A/1000V等几种)。

功率MOSFET是70年代末开始应用的新型电力电子器件,适合于数千瓦以下的电力电子装置,能显著缩小装置的体积并提高其性能,预期将逐步取代同容量的 GTR。功率MOSFET的发展趋势是提高容量,普及应用,与其他器件结合构成复合管,将多个元件制成组件和模块,进而与控制线路集成在一个模块中(这将会更新电力电子线路的概念)。此外,随着频率的进一步提高,将出现能工作在微波领域的大容量功率MOSFET。

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功率场效应晶体管优点

即是在大功率范围应用的场效应晶体管,它也称作功率MOSFET,其优点表现在以下几个方面:

1. 具有较高的开关速度。

2. 具有较宽的安全工作区而不会产生热点,并且具有正的电阻温度系数,因此适合进行并联使用。

3. 具有较高的可靠性。

4. 具有较强的过载能力。短时过载能力通常额定值的4倍。

5. 具有较高的开启电压,即是阈值电压,可达2~6V(一般在1.5V~5V之间)。当环境噪声较高时,可以选 用阈值电压较高的管子,以提高抗干扰能力;反之,当噪声较低时,选用阈值电压较低的管子,以降低所需的输入驱动信号电压。给电路设计带来了极大地方便。

6. 由于它是电压控制器件,具有很高的输入阻抗,因此其驱动功率很小,对驱动电路要求较低。

由于这些明显的优点,功率场效应晶体管在电机调速,开关电源等各种领域应用的非常广泛。

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功率场效应晶体管常见问题

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功率场效应晶体管文献

场效应晶体管逆变式氩弧焊机的研制 场效应晶体管逆变式氩弧焊机的研制

场效应晶体管逆变式氩弧焊机的研制

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页数: 3页

场效应晶体管逆变式氩弧焊机的研制——为了满足市场需要.研制了X7-160直流脉冲氩弧焊机,并对谊焊机的电路组成厦工作原理进行了介绍.对PWN脉宽调制技术做了较详细的分析。实践表明.谊焊机满足设计要求,具有体积小、质量轻、高垃节能等特点,并具有良好的焊...

600伏垂直沟结栅高速场效应晶体管 600伏垂直沟结栅高速场效应晶体管

600伏垂直沟结栅高速场效应晶体管

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页数: 未知

随着高速毫微秒脉冲技术的迅速发展,原有的电真空器件由于体积大、功耗大、寿命短、可靠性差等缺点,已不能适应当前高速毫微秒脉冲技术发展的需要。整机单位迫切要求实现高压高速脉冲源的固体化、小型化。这就推动了高压大电流高速半导体功率器件的发展。经过多年的努力,取得了很大进展,并已成为当前大功率半导体器件发展的一个引人注目的研究方向。 目前大力推广应用的器件主要有垂直沟道硅MOS场效应管,而高压垂直沟道结栅场效应晶体管的开发研制则近几年才开始。由于结栅场效应管是一种耗尽型器件,极间电容小,器件的开关速度优于MOS器件。在需要产生极窄宽度的高压脉冲场合下,垂直沟道结栅高压场效应晶体管是理想的固体器件。其优越的开关性能、温度特性不是双极型或MOS器件可以轻易取代的。

功率场效应晶体管栅极驱动电路简介

电路组成

使功率场效应晶体管按信号的要求导通或截止的电路。用于控制电力电子电路中的功率场效应晶体管的通断。功率场效应晶体管是电压控制器件,只要栅极驱动电路提供合适的栅极电压,即能保证元件的可靠通断。因栅极驱动电流较小,所以驱动电路比较简单。在工作频率较低的应用场合,常用集成逻辑电路或集成模拟电路等直接驱动功率场效应晶体管。图1是用集成与非门直接驱动功率场效应晶体管的电路。当与非门输出高电平时,功率场效应晶体管导通;当与非门输出低电平时,功率场效应晶体管关断。

功率场效应晶体管能作为高速开关器件,但必须使用与其相适应的高速驱动电路。在高频应用时,要求驱动电路的输出电阻较小,以提高栅极输入电容的充放电速度;另一方面,要求驱动电路的驱动功率较大。在用同一个控制电路驱动不同电位的功率场效应晶体管的情况下,需将控制电路和功率场效应晶体管之间用光耦合器或脉冲变压器隔离。图2是光耦合器隔离的栅极驱动电路。它采用互补晶体管输出。输出阻抗小,驱动功率大。

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隔离栅晶体管概述

一种

图1是其等效图和电路符号。IGT是功率集成器件,元件内含IGT单元数百至数千个,集成密度及制作难度在功率场效应晶体管(功率MOSFET)与双极型功率晶体管(GTR)之间。

IGT 管心的部分剖面结构(图2)显示,IGT 由功率场效应晶体管(Ⅰ)与双极型功率晶体管(Ⅱ)两个部分组成。

器件的输入部分为场效应管,输出部分则为双极型管,其中场效应管的输出电流作为双极型管的输入电流。因此,IGT结合了场效应管和双极型管两者的优点:电压型驱动,导通电流密度大,饱和压降低,耐压易提高(与双极型相同),是一种性能较完善的器件。

80年代中期,IGT的容量(已有15A/600V的器件)与功率MOSFET差不多。 在90年代有希望达到80年代中期GTR的水平,其开关频率则不会超过 GTR。用在100kHz以下、10kW以内的电力电子装置中,IGT既比功率MOSFET的效率高,又比GTR的驱动线路简单。IGT做成模块及组件后会更有利于应用。

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功率静电感应晶体管简介

一种短沟道的功率场效应晶体管。简称 SIT。为区别起见, 一般不把它归入功率场效应晶体管类。SIT通常采用 n沟道的结型场效应结构。图1为这种SIT的符号,G、D、S分别代表栅极、漏极和源极。 SIT有平面型、埋沟型等几种。图2为平面型SIT的部分剖面结构。该器件源极的n型半导体被栅极的p型半导体所围,漏极电流IDS必须通过这一窄小的沟道。在栅极与源极间加大负电压VGS时,会使上述沟道变窄以至消失,结果便在原沟道位置形成了一个阻止电子通过的位垒。漏极电压VDS对这一位垒也有影响,但作用远不如栅极明显。改变栅极的电压,便可控制流过源极和漏极间的电流。图3是该器件的输出特性,反映了栅极的控制作用和一定栅极电压下漏极电流与电压的关系。从图3中可以看到,为截止漏极电流,需要栅极电压有足够的负值,较高的漏极电压需要有更大负值的栅极电压;一旦SIT导通,漏极和源极间相当于一个小电阻。

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