电力MOSFET与IGBT：全控器件解析

"这篇资料主要介绍了电力场效应晶体管，特别是MOSFET这一类型，以及它的分类、特点、结构和工作原理。" 电力场效应晶体管（Field Effect Transistors，FETs）是一种重要的电力电子元件，分为结型和绝缘栅型两大类。在实际应用中，我们通常关注的是绝缘栅型的MOSFET，即金属氧化物半导体场效应晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）。电力MOSFET主要指的是N沟道增强型，它通过改变栅极电压来控制漏极电流，具有较高的开关速度和工作频率。 MOSFET根据沟道类型可以分为P沟道和N沟道两种，其中N沟道增强型最为常见。在N沟道增强型MOSFET中，只有当栅极电压大于零时，才会在源极和漏极之间形成导电沟道，允许电流流动。 结构上，电力MOSFET与小功率MOS管有所不同，它采用垂直导电结构，如VDMOS（Vertical Double-diffused MOSFET），与小功率MOS管的横向导电不同。这种结构使得电力MOSFET能承受更高的电压和更大的电流。 电力MOSFET作为单极型晶体管，其优势在于其驱动电路简单，只需要很小的驱动功率就能控制漏极电流。此外，它们具有快速的开关性能和良好的热稳定性。然而，电力MOSFET的主要缺点是电流容量相对较小，耐压较低，通常适用于功率不超过10kW的应用。 在工作原理方面，MOSFET的截止和导通状态取决于栅源极间的电压。当栅源极电压为零时，漏源极之间的PN结处于反偏状态，阻止电流流动。当增加栅源极电压至超过阈值电压（UT）时，P型半导体反转形成N型反型层，创建一个N沟道，使得漏源极之间可以导电。 静态特性上，MOSFET的转移特性表现为漏极电流ID与栅源电压UGS之间的关系，当ID较大时，两者的关系近似线性，斜率为跨导Gfs，这反映了栅极电压对漏极电流的控制能力。 电力MOSFET在电力电子领域扮演着重要角色，特别是在需要高速开关和高效驱动的场合。尽管其电流容量和耐压水平有限，但通过与其他器件的组合或技术的优化，可以广泛应用于各种电力转换和控制设备中。