MOSFET基本概述
MOSFET由MOS(Metal Oxide Semiconductor金屬氧化物半導(dǎo)體)+FET(Field Effect Transistor場效應(yīng)晶體管)這個兩個縮寫組成。即通過給金屬層(M-金屬鋁)的柵極和隔著氧化層(O-絕緣層SiO2)的源極施加電壓，產(chǎn)生電場的效應(yīng)來控制半導(dǎo)體(S)導(dǎo)電溝道開關(guān)的場效應(yīng)晶體管。由于柵極與源極、柵極與漏極之間均采用SiO2絕緣層隔離，MOSFET因此又被稱為絕緣柵型場效應(yīng)管。
市面上大家所說的功率場效應(yīng)晶體管通常指絕緣柵MOS型(Metal Oxide Semiconductor FET),簡稱功率MOSFET(Power MOSFET)。實際上場效應(yīng)管分為結(jié)型和絕緣柵兩種不同的結(jié)構(gòu)。場效應(yīng)管是利用輸入回路的電場效應(yīng)來控制輸出回路電流的一種半導(dǎo)體器件。它僅靠半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子導(dǎo)電，又稱為單極型晶體管。
結(jié)型功率場效應(yīng)晶體管一般稱作靜電感應(yīng)晶體管(Static Induction Transistor-SIT)。其特點是用柵極電壓來控制漏極電流，驅(qū)動電路簡單，需要的驅(qū)動功率小，開關(guān)速度快，工作頻率高，熱穩(wěn)定性優(yōu)于GTR，但其電流容量小，耐壓低，一般只適用于功率不超過10kW的電力電子裝置。
MOSFET功率場效應(yīng)晶體管，大多數(shù)用作開關(guān)和驅(qū)動器，工作于開關(guān)狀態(tài)，耐壓從幾十伏到上千伏，工作電流可達幾安培到幾十安。功率MOSFET基本上都是增強型MOSFET，它具有優(yōu)良的開關(guān)特性。
MOSFET的分類
MOSFET的種類：按導(dǎo)電溝道類型可分為P溝道和N溝道。按柵極電壓幅值可分為：耗盡型-當柵極電壓為零時漏源極之間就存在導(dǎo)電溝道；增強型-對于N(P)溝道器件，柵極電壓大于(小于)零時才存在導(dǎo)電溝道，功率MOSFET主要是N溝道增強型。
MOS管結(jié)構(gòu)原理圖解
(以N溝道增強型為例)
N溝道增強型MOS管結(jié)構(gòu)如圖5所示。它以一塊低摻雜的P型硅片為襯底，利用擴散工藝制作兩個高摻雜的N+區(qū)，并引入兩個電極分別為源極S(Source)和漏極D(Drain),半導(dǎo)體上制作一層SiO2絕緣層，再在SiO2上面制作一層金屬鋁Al，引出電極，作為柵極G(Gate)。通常將襯底與源極接在一起使用。這樣，柵極和襯底各相當于一個極板，中間是絕緣層，形成電容。當柵-源電壓變化時，將改變襯底靠近絕緣層處感應(yīng)電荷的多少，從而控制漏極電流的大小。
MOS管工作原理詳解
(N溝道增強型為例)
MOSFET的特性曲線
漏極電流ID和柵源間電壓UGS的關(guān)系稱為MOSFET的轉(zhuǎn)移特性。ID較大時，ID與UGS的關(guān)系近似線性，曲線的斜率定義為跨導(dǎo)Gfs。圖中隨著VGS增大，ID的斜率增大。原因是由于VGS增大，形成的反層型越厚，導(dǎo)通溝道電阻越小，ID的增長速度越快。
MOSFET有三個工作區(qū)域：截止區(qū)、飽和區(qū)和非飽和區(qū)，對應(yīng)的輸出特性曲線如圖10所示。若電力 MOSFET工作在開關(guān)狀態(tài)，即在截止區(qū)和非飽和區(qū)之間來回轉(zhuǎn)換。
