平面結(jié)構(gòu)晶體管的缺點(diǎn)是如果提高額定電壓,漂移層會(huì)變厚,因此導(dǎo)通電阻會(huì)增加。MOSFET的額定電壓取決于垂直方向的漂移區(qū)的寬度和摻雜參數(shù)。為了提高額定電壓等級(jí),通常增加漂移區(qū)的寬度同時(shí)降低摻雜的濃度,但會(huì)造成MOSFET的導(dǎo)通電阻大幅增加。同時(shí),也是為了克服平面MOSFET的局限性,超結(jié)MOSFET應(yīng)運(yùn)而生。超結(jié)MOSFET利用了一種創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),明顯降低了導(dǎo)通電阻,同時(shí)維持了高擊穿電壓。那么,接下來要重點(diǎn)討論超結(jié)MOSFET(super junction mosfet)。
超結(jié)MOS(Super Junction Metal-Oxide-Semiconductor,簡(jiǎn)稱SJ-MOS)是電力電子領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的一類功率器件,其主要特征是在傳統(tǒng)MOSFET基礎(chǔ)上引入了超結(jié)結(jié)構(gòu),使其在高電壓、大電流條件下具備更優(yōu)越的性能。超結(jié)MOS器件相較于傳統(tǒng)的MOSFET有著更低的導(dǎo)通電阻和更高的耐壓性能,廣泛應(yīng)用于高效能電力轉(zhuǎn)換領(lǐng)域,如開關(guān)電源、逆變器、電動(dòng)汽車、光伏發(fā)電等。
晶體管?:含雙極結(jié)型晶體管(BJT)、MOSFET、IGBT等,兼具開關(guān)與控制功能;中國(guó)臺(tái)灣PD 快充功率器件MOS產(chǎn)品選型哪家公司好
功率MOSFET屬于電壓型控制器件。它依靠多數(shù)載流子工作,因而具有許多優(yōu)點(diǎn):能與集成電路直接相連;開關(guān)頻率可在數(shù)兆赫以上(可達(dá)100MHz),比雙極型功率晶體管(GTR)至少高10倍;導(dǎo)通電阻具有正溫度系數(shù),器件不易發(fā)生二次擊穿,易于并聯(lián)工作。與GTR相比,功率MOSFET的導(dǎo)通電阻較大,電流密度不易提高,在100kHz以下頻率工作時(shí),其功率損耗高于GTR。此外,由于導(dǎo)電溝道很窄(微米級(jí)),單元尺寸精細(xì),其制作也較GTR困難。在80年代中期,功率MOSFET的容量還不大(有100A/60V,75A/100V,5A/1000V等幾種)。南通封裝技術(shù)功率器件MOS產(chǎn)品選型規(guī)格書插入式封裝與表面貼裝式封裝各有優(yōu)劣,但隨著表面貼裝技術(shù)的進(jìn)步,提供了更多的安裝和散熱解決方案。
功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管也分為結(jié)型和絕緣柵型,但通常主要指絕緣柵型中的MOS型(MetalOxideSemiconductorFET),簡(jiǎn)稱功率MOSFET。
功率MOSFET的結(jié)構(gòu)和工作原理
功率MOSFET的種類:按導(dǎo)電溝道可分為P溝道和N溝道。按柵極電壓幅值可分為;耗盡型;當(dāng)柵極電壓為零時(shí)漏源極之間就存在導(dǎo)電溝道,增強(qiáng)型;對(duì)于N(P)溝道器件,柵極電壓大于(小于)零時(shí)才存在導(dǎo)電溝道,功率MOSFET主要是N溝道增強(qiáng)型。
功率MOSFET的結(jié)構(gòu)
功率MOSFET的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和電氣符號(hào);其導(dǎo)通時(shí)只有一種極性的載流子(多子)參與導(dǎo)電,是單極型晶體管。導(dǎo)電機(jī)理與小功率MOS管相同,但結(jié)構(gòu)上有較大區(qū)別,小功率MOS管是橫向?qū)щ娖骷β蔒OSFET大都采用垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu),又稱為VMOSFET(VerticalMOSFET),**提高了MOSFET器件的耐壓和耐電流能力。
功率器件是專門用來處理和控制高電壓、大電流電能的半導(dǎo)體器件,是電力電子電路的重要執(zhí)行元件。
它的主要作用和特點(diǎn)包括:
高功率處理能力:能夠在高電壓(可達(dá)數(shù)千伏甚至更高)和大電流(可達(dá)數(shù)百甚至數(shù)千安培)的條件下工作。主要作用是轉(zhuǎn)換、分配和管理電能,而非處理微弱信號(hào)。
開關(guān)作用:最常見的功能是作為開關(guān)。它需要能快速地開啟(導(dǎo)通)或關(guān)閉(關(guān)斷)高功率的電能流,控制電能輸送到負(fù)載的時(shí)間或大小。效率是關(guān)鍵:理想狀態(tài)下導(dǎo)通時(shí)電阻極小(壓降低、損耗小),關(guān)斷時(shí)電阻極大(漏電流極小、損耗小)。
承受大功耗,需要高效散熱:由于工作在高壓大電流下,即使效率很高,器件本身也會(huì)產(chǎn)生較大的熱量(功耗)。因此,功率器件通常需要配備專門的散熱系統(tǒng)(如散熱片、風(fēng)扇、液冷等)來確保工作溫度在安全范圍內(nèi),避免損壞。
功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管(VF)又稱VMOS場(chǎng)效應(yīng)管。在實(shí)際應(yīng)用中,它有著比晶體管和MOS場(chǎng)效應(yīng)管更好的特性。
單個(gè)電力電子器件能承受的正、反向電壓是一定的,能通過的電流大小也是一定的。因此,由單個(gè)電力電子器件組成的電力電子裝置容量受到限制。所以,在實(shí)用中多用幾個(gè)電力電子器件串聯(lián)或并聯(lián)形成組件,其耐壓和通流的能力可以成倍地提高,從而可極大地增加電力電子裝置的容量。器件串聯(lián)時(shí),希望各元件能承受同樣的正、反向電壓;并聯(lián)時(shí)則希望各元件能分擔(dān)同樣的電流。但由于器件的個(gè)異性,串、并聯(lián)時(shí),各器件并不能完全均勻地分擔(dān)電壓和電流。所以,在電力電子器件串聯(lián)時(shí),要采取均壓措施;在并聯(lián)時(shí),要采取均流措施。二極管?:如整流二極管、快恢復(fù)二極管,用于單向?qū)щ娕c電壓鉗位;浙江封裝技術(shù)功率器件MOS產(chǎn)品選型大概價(jià)格多少
TO-251 中小功率表面貼裝,尺寸緊湊(類似SOT-89),用于消費(fèi)電子輔助電路。中國(guó)臺(tái)灣PD 快充功率器件MOS產(chǎn)品選型哪家公司好
超結(jié)MOS也是為了解決額定電壓提高而導(dǎo)通電阻增加的問題,超結(jié)結(jié)構(gòu)MOSFET在D端和S端排列多個(gè)垂直pn結(jié)的結(jié)構(gòu),其結(jié)果是在保持高電壓的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了低導(dǎo)通電阻。超級(jí)結(jié)的存在突破了硅的理論極限,而且額定電壓越高,導(dǎo)通電阻的下降越明顯。以下圖為例,超結(jié)在S端和D端增加了長(zhǎng)長(zhǎng)的柱子,形成垂直的PN結(jié),交替排列。N層和P層在漂移層中設(shè)置垂直溝槽,當(dāng)施加電壓時(shí)耗盡層水平擴(kuò)展,很快合并形成與溝槽深度相等的耗盡層。耗盡層擴(kuò)展至溝槽間距的一半,因此形成厚度等于溝槽深度的耗盡層。耗盡層的膨脹小且良好,允許漂移層雜質(zhì)濃度增加約5倍,從而可以降低RDS(ON)。中國(guó)臺(tái)灣PD 快充功率器件MOS產(chǎn)品選型哪家公司好