功率場效應(yīng)管的基本特性

靜態(tài)特性

靜態(tài)特性的傳遞特性和輸出特性如圖所示。（a） 是傳輸特性 （b） 是輸出特性

功率場效應(yīng)管的靜態(tài)特性

漏電流ID與柵極電壓UGS之間的關(guān)系稱為MOSFET的傳輸特性。當(dāng)ID較大時，ID與UGS的關(guān)系近似線性，曲線的斜率定義為跨導(dǎo)Gfs。

MOSFET的漏伏安特性（輸出特性）：截止區(qū)（對應(yīng)GTR的截止區(qū)）;飽和區(qū)（對應(yīng)于GTR的放大區(qū)）;非飽和區(qū)（對應(yīng)于GTR的飽和區(qū)）。功率MOSFET在開關(guān)狀態(tài)下工作，即截止區(qū)域和不飽和區(qū)之間的轉(zhuǎn)換。功率MOSFET的漏極之間有一個寄生二極管，當(dāng)漏極與反向電壓連接時，器件連接。功率MOSFET的導(dǎo)通電阻具有正溫度系數(shù)，有利于并聯(lián)器件時的均流。

3動態(tài)特性

功率MOSFET動態(tài)特性的測試電路和開關(guān)處理波形如圖所示。（a）是測試電路，而（b）是開關(guān)處理波形。

功率特性的動態(tài)特性

開啟過程為：開啟延遲時間TD（開啟）-向上轉(zhuǎn)發(fā)至uGS=UT的時間和iD之間的開始時間間隔。

上升時間tr - uGS從uT上升到MOSFET，進(jìn)入非飽和區(qū)域的柵極壓力UGSP時間。

iD的穩(wěn)態(tài)值由漏極電源電壓UE和漏極負(fù)載電阻決定。UGSP的大小與iD的穩(wěn)態(tài)值有關(guān)。當(dāng)UGS達(dá)到UGSP時，它會繼續(xù)上升，直到達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，但iD沒有改變。

打開時間是 ton -- 打開延遲時間和上升時間的總和。

關(guān)閉延遲時間TD（關(guān)閉） - 向上下降到零，Cin通過Rs和RG放電，uGS呈指數(shù)下降到UGSP，iD開始減少到零。

降序時間TF - uGS從UGSP減少，iD減少到uGS。

關(guān)閉時間關(guān)閉 - 關(guān)閉延遲時間和下降時間。

場效應(yīng)管的開關(guān)速度

MOSFET的開關(guān)速度與Cin的充放電有很大關(guān)系。用戶不能降低“Cin”，但可以降低驅(qū)動電路的內(nèi)阻Rs，降低時間常數(shù)，加快開關(guān)速度。MOSFET只依靠多聲子導(dǎo)通，沒有小兒子存儲效應(yīng)，所以關(guān)斷過程非常快，開關(guān)時間在10到100ns之間，可以達(dá)到工作頻率。100kHz以上是主要電力電子器件中最高的。

現(xiàn)場控制設(shè)備是靜態(tài)的，幾乎沒有輸入電流。但在開關(guān)過程中，需要對輸入電容進(jìn)行充放電，仍然需要一定的驅(qū)動功率。開關(guān)頻率越高，所需的驅(qū)動功率越大。

如何提高功率MOSFET的動態(tài)性能

除了器件的電壓、電流和頻率外，器件在應(yīng)用中必須用于保護(hù)器件，并且器件在瞬態(tài)變化中不會損壞。當(dāng)然，晶閘管是兩個雙極晶體管的組合，加上大面積帶來的大電容，所以它的dv/dt能力比較脆弱。對于di/dt，還存在導(dǎo)通面積擴(kuò)大的問題，所以也帶來了相當(dāng)嚴(yán)格的限制。

功率MOSFET的情況則大不相同。它的dv/dt和di/dt的能力通常是通過每納秒的能力來估計的，而不是每微秒。然而，它在動態(tài)性能方面也有局限性。這些可以從功率MOSFET的基本結(jié)構(gòu)來理解。

下圖是功率MOSFET的結(jié)構(gòu)和等效電路。除了器件幾乎每個部分的電容外，我們還必須考慮MOSFET與二極管并聯(lián)連接。同時，從某種角度來看，它仍然具有寄生晶體管。（像IGBT也是寄生晶閘管）。這些方面是研究MOSFET動態(tài)特性非常重要的因素。