パワーMOSFETトランジスタ。スキーム、説明

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MOSFET 英語の「Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor (金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ)」の略語です。

このクラスのトランジスタは、まず第一に、大きな出力（数百ワット）を伴う最小制御電力が異なります。また、開放状態での抵抗値が非常に低いこと（出力電流数十アンペアでXNUMX分のXNUMXオーム）、したがってトランジスタで熱の形で放出される電力が最小になることにも注意する必要があります。。

このタイプのトランジスタの名称を図に示します。 7.1. また、外付け部品の数を減らすために、強力な高周波スナバダイオードをトランジスタに組み込むことができます。

パワーMOSFET
米。 7.1. MOSFET トランジスタの指定 (G - ゲート、D - ドレイン、S - ソース): a - N チャネルトランジスタの指定。 b - Pチャネルトランジスタの指定

バイポーラトランジスタに対するMOSFETトランジスタの利点

否定できないへ利点バイポーラになる前の MOSFET トランジスタは、次のような原因が考えられます。

最小の制御電力と高い電流利得により、制御回路が簡素化されます (ロジックレベルで駆動される一種の MOSFET さえあります)。
高いスイッチング速度（同時に、ターンオフ遅延が最小限に抑えられ、広い安全動作領域が提供されます）。
出力電力を増加させるためにトランジスタを単純に並列接続する可能性。
大きな電圧パルス（dv / dt）に対するトランジスタの抵抗。

アプリケーションとメーカー

これらのデバイスは、高電力負荷制御デバイスやスイッチング電源に広く使用されています。後者の場合、その範囲は最大ドレイン-ソース電圧 (最大 1000 V) によってある程度制限されます。

N チャネル MOSFET™ は、スイッチング電源回路として最も一般的です。制御電圧、つまり MOSFET をオンにするためにゲートとソースの間に印加される電圧は、UT しきい値の 4V を超える必要があります。実際、MOSFET を確実にオンにするには 10 ～ 12V が必要です。制御電圧を下限しきい値 UT まで下げると、MOSFET がオフになります。

パワーMOSFETのリリース さまざまなメーカー:

HEXFET (ナショナル);
VMOS (フィリップス);
SIPMOS（シーメンス社）。

MOSFETの内部構造

図上。 7.2 類似性を示す 内部構造 HEXFET、VMOS、SIPMOS。これらは、P 層と N 層が交互に配置された垂直 XNUMX 層構造を持っています。この構造は、耐久性の高い N チャネル MOSFET によって引き起こされます。

ゲートピンに印加される電圧がしきい値レベルを超えると、ゲートがソースに対してバイアスされ、酸化シリコン膜の下に逆Nチャネルが形成され、電流が流れるようにソースとドレインを接続します。

チャネル内に少数キャリアが注入されていないため、MOSFET の導通は多数キャリアによって確保されます。これにより電荷の蓄積が起こらず、スイッチングプロセスが高速化されます。オン状態では、電流と電圧の関係は、オープン状態のチャネルの抵抗とみなされる抵抗と同様に、ほぼ線形です。

パワーMOSFET
米。 7.2. トランジスタの内部構造：HEXFET構造のトランジスタ。 b - VMOS構造のトランジスタ。 c - SIPMOS構造トランジスタ

MOSFETの等価回路を図に示します。 7.3. ドライバが高いターンオン電流をサポートできない場合、ゲートとソース、ゲートとドレインの間の XNUMX つの静電容量によってスイッチング遅延が発生します。トランジスタのもう XNUMX つの容量はドレインとソースの間にありますが、トランジスタの内部構造により、ドレインとソースの間に形成される寄生ダイオードによって分路されます。残念ながら、寄生ダイオードは高速ではないため考慮する必要はなく、スイッチングを高速化するために追加のシャントダイオードが導入されています。

パワーMOSFET
米。 7.3. MOSFET 等価回路: a - 等価回路の最初のバージョン。 b - トランジスタをダイオードに置き換えた等価回路の XNUMX 番目のバージョン。 c - 最初のオプションに対応する内部構造

MOSFETパラメータ

MOSFETトランジスタを特徴付ける主なパラメータを検討してください。

最大ドレイン-ソース間電圧、または_DS - 最大瞬間動作電圧。

連続ドレイン電流、私_D は、接合部温度によって MOSFET が流せる最大電流です。

最大サージ電流ドレイン、私_DM -私以上_D 所定の持続時間とデューティサイクルのインパルスに対して定義されます。

最大ゲート-ソース間電圧の経過時間、または_GS ゲート絶縁を損傷することなくゲートとソースの間に印加できる最大電圧です。

加えて、 行われる:

ゲート閾値電圧、U_T {U_TH、または_GS};
U_T トランジスタがオンになる最小ゲート電圧です。

著者: Koryakin-Chernyak S.L.

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