大功率MOS管的構造及工作原理
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摘要 : 增強型MOS管的漏極D和源極S之間有兩個背靠背的PN結。當柵-源電壓VGS=0時,即使加上漏-源電壓VDS,總有一個PN結處于反偏狀態,漏-源極間沒有導電溝道(沒有電流流過),所以這時漏極電流ID=0。
MOS管也叫金屬氧化物半導體型場效應管,屬于場效應管中的絕緣柵型。在一般電子電路中,MOS管通常被用于放大電路或開關電路。
大功率MOS管的構造
在一塊摻雜濃度較低的P型半導體硅襯底上,用半導體光刻、擴散工藝制作兩個高摻雜濃度的N+區,并用金屬鋁引出兩個電極,分別作為漏極D和源極S。然后在漏極和源極之間的P型半導體表面復蓋一層很薄的二氧化硅(Si02)絕緣層膜,在再這個絕緣層膜上裝上一個鋁電極,作為柵極G。這就構成了一個N溝道(NPN型)增強型MOS管。顯然它的柵極和其它電極間是絕緣的。
同樣用上述相同的方法在一塊摻雜濃度較低的N型半導體硅襯底上,用半導體光刻、擴散工藝制作兩個高摻雜濃度的P+區,及上述相同的柵極制作過程,就制成為一個P溝道(PNP型)增強型MOS管。
大功率MOS管的工作原理
增強型MOS管的漏極D和源極S之間有兩個背靠背的PN結。當柵-源電壓VGS=0時,即使加上漏-源電壓VDS,總有一個PN結處于反偏狀態,漏-源極間沒有導電溝道(沒有電流流過),所以這時漏極電流ID=0。
此時若在柵-源極間加上正向電壓,即VGS>0,則柵極和硅襯底之間的SiO2絕緣層中便產生一個柵極指向P型硅襯底的電場,由于氧化物層是絕緣的,柵極所加電壓VGS無法形成電流,氧化物層的兩邊就形成了一個電容,VGS等效是對這個電容充電,并形成一個電場,隨著VGS逐漸升高,受柵極正電壓的吸引,在這個電容的另一邊就聚集大量的電子并形成了一個從漏極到源極的N型導電溝道,當VGS大于管子的開啟電壓VT(一般約為 2V)時,N溝道管開始導通,形成漏極電流ID,我們把開始形成溝道時的柵-源極電壓稱為開啟電壓,一般用VT表示??刂茤艠O電壓VGS的大小改變了電場的強弱,就可以達到控制漏極電流ID的大小的目的,這也是MOS管用電場來控制電流的一個重要特點,所以也稱之為場效應管。
大功率MOS管挑選的重要參數簡要說明。
柵極電荷。Qgs指的是柵極從0v充電到對應電流米勒平臺時總充入電荷(實際電流不同,這個平臺高度不同,電流越大,平臺越高,這個值越大)。這個階段是給Cgs充電(也相當于Ciss,輸入電容)。 Qgd:指的是整個米勒平臺的總充電電荷(在這稱為米勒電荷)。這個過程給Cgd(Crss,這個電容隨著gd電壓不同迅速變化)充電。