MOSFET特性及参数详解

MOSFET的正向伏安特性如图1-14所示，由图可见，当U_GS＜U_GS（th）阈值电压时，器件漏源间没有电流流过，处于截止状态，直到U_DS上升到PN结雪崩击穿，进入雪崩区为止。当U_GS＞U_GS（th）时，沟道反型层开始出现，I_D开始流过管子。I_D的大小即为该管子的导电能力，取决于栅极电压U_GS。在高于U_GS（th）值的栅极电压下，其输出曲线从欧姆电阻区转向有源区。进入有源区时，漏极电流几乎保持不变。在正常情况下，不应使管子进入雪崩击穿区。MOSFET的主要参数如下：

1.最大漏极电流I_Dmax 参数I_Dmax给出的是管子的连续电流的额定值。它与管子内部的沟道宽度、沟道长度等结构有关，还与栅极所加的电压和阈值电压的差值有关，也就是说，使用时，栅极电压必须超过阈值电压。至于栅极-源极电压应加多少，留待介绍参数阈值电压U_GS（th）中叙述。在作为高频开关器件使用时，由于MOSFET的开关损耗要比双极型晶体管的损耗低得多。所以，MOSFET选择时，裕量可以小一些。例如：对于9～13W节能灯镇流器，当用双极型开关管时，应选用2～4A的器件，而用MOSFET时选0.5A就足够了。

图1-14 输出特性

2.漏极-源极间击穿电压U_DS 体内击穿主要取决于高阻厚外延N⁺层的电阻率、厚度及其均匀性；而表面击穿则由专门的、合理的电场环、场板等设计来保证。在MOSFET使用手册中，给出的是漏极-源极间的最大维持电压。目前，电力MOSFET的击穿电压值已经达到1000V以上。(www.xing528.com)

3.导通电阻R_on MOSFET的导通电阻R_on决定了它的通态损耗，相当于BJT的饱和电阻。R_on主要决定于体内的分布扩展电阻、沟道电阻及漂移区体电阻等。从器件的外特性看，导通电阻R_on可以从它的伏安特性曲线上得出。图1-14中，欧姆电阻区临界线的斜率即是导通电阻R_on的值。导通电阻R_on具有正的电阻温度系数。当电流增大时，附加发热使R_on自行增大，对电流的增加有抑制作用。这种自限流能力，在器件的并联应用时有自动均衡电流的效果。

4.阈值电压U_GS（th） 阈值电压U_GS（th）是沟道体区表面实现强反型所需要的最低栅源电压。实际使用时，所加栅源电压是阈值电压的1.5～2.5倍，以利于沟道充分反型，获得较小的沟道压降。通常，用作逻辑接口等的高速器件，U_GS（th）为0.8～2.5V，而MOSFET的U_GS（th）为2～6V。因此，MOSFET有较高的阈值电压，也就是说有较高的噪声容限和抗环境干扰能力，这给电路设计提供了方便。目前，世界上各大公司生产的电力MOSFET的阈值电压值为2～6V，所以几乎所有的栅源驱动电压都设计为15V。

5.开关频率 MOSFET的开关速度和工作频率比BJT要高1～2个数量级，它的开关时间和频率响应主要取决于栅极输入端电容的充放电时间。作为一级近似，器件的开关时间可由输入电容和栅极回路等效电阻的乘积来决定。MOSFET的开关时间为几微秒至几十微秒，而BJT的开关时间为50～500μs。因此，MOSFET开关频率要高得多，可达500kHz以上。