VDMOS的工作原理与特性曲线.docx
VDMOS,全称为Vertical Double-diffused MOSFET,是一种电力MOSFET,属于绝缘栅型场效应晶体管的特殊类型。它的主要特点是采用了垂直导电结构,相较于普通MOSFET,VDMOS更适合大功率应用,因为它的电流容量更大,耐压能力也更高。 VDMOS的工作原理基于N沟道增强型MOSFET的机制。在截止状态,漏源极之间加正电源,栅源极间的电压为零,PN结J1处于反偏状态,不允许电流通过。当栅源极间施加正电压UGS,并且这个电压超过阈值电压UT时,P型基区会被反型成N型,形成一个从栅极到漏极的N沟道,使得PN结J1消失,从而允许漏极和源极之间有电流流动,实现导电。 VDMOS的特性曲线主要体现在以下几个方面: 1. **静态特性**:包括转移特性和输出特性。转移特性描述的是漏极电流ID与栅源电压UGS之间的关系,通常在ID较大时表现为近似线性。输出特性则分为截止区、非饱和区(对应GTR的放大区)和饱和区。VDMOS的通态电阻具有正温度系数,有利于并联器件的均流。 2. **动态特性**:包括开通和关断过程的时间参数,如开通延迟时间td(on),上升时间tr,关断延迟时间td(off)和下降时间tf。开关速度受到输入电容Cin充放电的影响,MOSFET开关时间通常在10到100ns之间,工作频率可高达100kHz以上。 电力MOSFET的主要参数有: - **漏极电压UDS**:决定了VDMOS能承受的最大电压。 - **漏极电流ID和脉冲电流幅值IDM**:表示VDMOS的最大工作电流。 - **栅源电压UGS**:应避免超过一定值以防止绝缘层击穿。 - **极间电容CGS、CGD和CDS**:影响开关速度和驱动功率需求。 与传统的双极型晶体管相比,场效应管如VDMOS有其独特优势,如高输入阻抗、低噪声、良好的热稳定性和低功耗。此外,场效应管仅由一种载流子参与导电,因此被称为单极型晶体管,简化了制造工艺,有利于集成化设计。 VDMOS是电力电子领域的重要器件,尤其适用于需要高速开关操作和大电流处理能力的应用,如电源管理、电机驱动和功率转换系统等。其工作原理和特性决定了它在现代电力电子技术中的核心地位。