深入淺出常用元器件系列——MOSFET

　　MOSFET，中文名金屬-氧化層-半導(dǎo)體-場效晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET)是一種可以廣泛使用在模擬電路與數(shù)字電路的場效晶體管(field-effect transistor)。 MOSFET依照導(dǎo)電載流子極性不同，可分為N溝道型與P溝道型的MOSFET;根據(jù)導(dǎo)電溝道形成機(jī)理的不同，N溝道和P溝道MOS管又各有增強(qiáng)型與耗盡型兩種，因此MOSFET共有四種類型。

　　從字面上看，MOSFET名字里面首字母是“金屬(Metal)”，容易給人錯(cuò)誤的印象，事實(shí)上目前的大部分此類元件里面是不存在金屬的，早期的MOSFET的柵極使用金屬做為材料，但隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步，隨后MOSFET柵級使用多晶硅取代了金屬。

　　由于MOSFET的應(yīng)用范圍非常廣泛，本文主要討論功率MOSFET、小功率MOSFET等單體MOSFET的工作原理與使用等。由于實(shí)際電路設(shè)計(jì)中以N溝道增強(qiáng)型MOSFET使用最廣泛，下文以N溝道增強(qiáng)型為例進(jìn)行介紹。

　　主要參數(shù)

　　由于篇幅限制，通常模擬電子技術(shù)或電力電子技術(shù)類的教材中對MOSFET的介紹比較簡單，使很多朋友對MOSFET的一些技術(shù)參數(shù)不太了解，下面以英飛凌公司IPP60R099為例介紹MOSFET主要技術(shù)參數(shù)。

　　N溝道MOSFET的簡圖如下圖左圖所示，其包含寄生參數(shù)的等效結(jié)構(gòu)模型如右圖所示。這個(gè)結(jié)構(gòu)模型主要由壓控電流源、體二極管、三個(gè)寄生電容(Cgs, Cgd, Cds)、以及寄生電阻、寄生電感構(gòu)成。

　　打開器件datasheet首先看到的是下表的關(guān)鍵性能指標(biāo)參數(shù)表，顯然這幾個(gè)參數(shù)是設(shè)計(jì)人員最關(guān)心的幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。

　　這些參數(shù)包括：

　　VDS，即漏源電壓，這是MOSFET的一個(gè)極限參數(shù)，表示MOSFET漏極與源極之間能夠承受的最大電壓值。需要注意的是，這個(gè)參數(shù)是跟結(jié)溫相關(guān)的，通常結(jié)溫越高，該值最大。具體數(shù)值可查閱datasheet中的圖表。

　　RDS(on)max，漏源導(dǎo)通電阻，它表示MOSFET在某一條件下導(dǎo)通時(shí)，漏源極之間的導(dǎo)通電阻。這個(gè)參數(shù)與MOSFET結(jié)溫，驅(qū)動(dòng)電壓Vgs相關(guān)。在一定范圍內(nèi)，結(jié)溫越高，Rds越大;驅(qū)動(dòng)電壓越高，Rds越小。IPP60R099的導(dǎo)通電阻特性如下圖所示。