功率MOSFETWord格式.docx
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〔1〕功率MOSFET稳态时的电流/电压曲线
功率MOSFET正向饱和导通时的稳态工作点：
当门极不加控制时，其反向导通的稳态工作点同二极管。
〔3〕：
稳态特性总结：
--门极与源极间的电压Vgs
控制器件的导通状态；
当Vgs<
Vth时，器件处于断开状态，Vth一般为3V；
当Vgs>
Vth时，器件处于导通状态；
器件的通态电阻与Vgs有关，Vgs大，通态电阻小；
多数器件的Vgs为12V-15V，额定值为+-30V；
--器件的漏极电流额定是用它的有效值或平均值来标称的；
只要实际的漏极电流有效值没有超过其额定值，保证散热没问题，那么器件就是平安的；
--器件的通态电阻呈正温度系数，故原理上很容易并联扩容，但实际并联时，还要考虑驱动的对称性和动态均流问题；
--目前的Logic-Level的功率MOSFET，其Vgs只要5V，便可保证漏源通态电阻很小；
--器件的同步整流工作状态已变得愈来愈广泛，原因是它的通态电阻非常小〔目前最小的为2-4毫欧〕，在低压大电流输出的DC/DC中已是最关键的器件；
包含寄生参数的功率MOSFET等效电路
实际的功率MOSFET可用三个结电容，三个沟道电阻，和一个部二极管及一个理想MOSFET来等效。
三个结电容均与结电压的大小有关，而门极的沟道电阻一般很小，漏极和源极的两个沟道电阻之和即为MOSFET饱和时的通态电阻。
功率MOSFET的开通和关断过程原理
〔1〕：
开通和关断过程实验电路
〔2〕：
MOSFET的电压和电流波形：
开关过程原理：
开通过程[t0-t4]：
--在t0前，MOSFET工作于截止状态，t0时，MOSFET被驱动开通；
--[t0-t1]区间，MOSFET的GS电压经Vgg
对Cgs充电而上升，在t1时刻，到达维持电压Vth，MOSFET开场导电；
--[t1-t2]区间，MOSFET的DS电流增加，Millier电容在该区间因DS电容的放电而放电，对GS电容的充电影响不大；
--[t2-t3]区间，至t2时刻，MOSFET的DS电压降至与Vgs一样的电压，Millier电容大大增加，外部驱动电压对Millier电容进展充电，GS电容的电压不变，Millier电容上电压增加，而DS电容上的电压继续减小；
--[t3-t4]区间，至t3时刻，MOSFET的DS电压降至饱和导通时的电压，Millier电容变小并和GS电容一起由外部驱动电压充电，GS电容的电压上升，至t4时刻为止。
此时GS电容电压已达稳态，DS电压也达最小，即稳定的通态压降。
关断过程[t5-t9]：
--在t5前，MOSFET工作于导通状态，t5时，MOSFET被驱动关断；
--[t5-t6]区间，MOSFET的Cgs
电压经驱动电路电阻放电而下降，在t6
时刻，MOSFET的通态电阻微微上升，DS电压梢稍增加，但DS电流不变；
--[t6-t7]区间，在t6时刻，MOSFET的Millier电容又变得很大，故GS电容的电压不变，放电电流流过Millier电容，使DS电压继续增加；
--[t7-t8]区间，至t7时刻，MOSFET的DS电压升至与Vgs一样的电压，Millier电容迅速减小，GS电容开场继续放电，此时DS电容上的电压迅速上升，DS电流那么迅速下降；
--[t8-t9]区间，至t8时刻，GS电容已放电至Vth，MOSFET完全关断；
该区间GS电容继续放电直至零。
因二极管反向恢复引起的MOSFET开关波形
实验电路
因二极管反向恢复引起的MOSFET开关波形：
功率MOSFET的功率损耗公式
导通损耗：
该公式对控制整流和同步整流均适用
该公式在体二极管导通时适用
容性开通和感性关断损耗：
为MOSFET器件与二极管回路中的所有分布电感只和。
一般也可将这个损耗看成器件的感性关断损耗。
开关损耗：
开通损耗：
考虑二极管反向恢复后：
关断损耗：
驱动损耗：
功率MOSFET的选择原那么与步骤
选择原那么
〔A〕：
根据电源规格，合理选择MOSFET器件〔见下表〕：
〔B〕：
选择时，如工作电流较大，那么在一样的器件额定参数下，
--应尽可能选择正向导通电阻小的MOSFET；
--应尽可能选择结电容小的MOSFET。
选择步骤
根据电源规格，计算所选变换器中MOSFET的稳态参数：
--正向阻断电压最大值；
--最大的正向电流有效值；
从器件商的DATASHEET中选择适宜的MOSFET，可多项选择一些以便实验时比拟；
〔C〕：
从所选的MOSFET的其它参数，如正向通态电阻，结电容等等，估算其工作时的最大损耗，与其它元器件的损耗一起，估算变换器的效率；
〔D〕：
由实验选择最终的MOSFET器件。
理想开关的根本要求
符号
要求
稳态要求：
合上K后
--开关两端的电压为零；
--开关中的电流有外部电路决定；
--开关电流的方向可正可负；
--开关电流的容量无限。
断开K后
--开关两端承受的电压可正可负；
--开关中的电流为零；
--开关两端的电压有外部电路决定；
--开关两端承受的电压容量无限。
动态要求：
K的开通
--控制开通的信号功率为零；
--开通过程的时间为零。
K的关断
--控制关断的信号功率为零；
--关断过程的时间为零。
波形
其中：
H：
控制高电平；
L：
控制低电平
--Ion可正可负，其值有外部电路定；
--Voff可正可负，其值有外部电路定。
用电子开关实现理想开关的限制
电子开关的电压和电流方向有限制：
电子开关的稳态开关特性有限制：
--导通时有电压降；
〔正向压降，通态电阻等〕
--截止时有漏电流；
--最大的通态电流有限制；
--最大的阻断电压有限制；
--控制信号有功率要求，等等。
电子开关的动态开关特性有限制：
--开通有一个过程，其长短与控制信号及器件部构造有关；
--关断有一个过程，其长短与控制信号及器件部构造有关；
--最高开关频率有限制。
目前作为开关的电子器件非常多。
在开关电源中，用得最多的是二极管、MOSFET、IGBT等，以及它们的组合。
电子开关的四种构造
单象限开关
电流双向〔双象限〕开关
电压双向〔双象限〕开关
〔4〕：
四单象限开关
开关器件的分类
按制作材料分类：
--〔Si〕功率器件；
--〔Ga〕功率器件；
--〔GaAs〕功率器件；
--〔SiC〕功率器件；
--〔GaN〕功率器件；
---下一代
--〔Diamond〕功率器件；
---再下一代
按是否可控分类：
--完全不控器件：
如二极管器件；
--可控制开通，但不能控制关断：
如普通可控硅器件；
--全控开关器件
--电压型控制器件：
如MOSFET，IGBT，IGT/FET，SIT等；
--电流型控制期间：
如GTR，GTO等
按工作频率分类：
--低频功率器件：
如可控硅，普通二极管等；
--中频功率器件：
如GTR，IGBT，IGT/FET；
--高频功率器件：
如MOSFET，快恢复二极管，萧特基二极管，SIT等
按额定可实现的最大容量分类：
--小功率器件：
如MOSFET
--中功率器件：
如IGBT
--大功率器件：
如GTO
〔5〕：
按导电载波的粒子分类：
--多子器件：
如MOSFET，萧特基，SIT,JFET等
--少子器件：
如IGBT，GTR，GTO，快恢复，等
不同开关器件的比拟
几种可关断器件的功率处理能力比拟
几种可关断器件的工作特性比拟
上面的数据会随器件的开展而不断变化，仅供参考。
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