功率MOSFET教程作者：Jo
atha
DodgeMicrosemiCorporatio
功率MOSFET器件只需很小的驱动功率，且开关速度优异。众所周知，由于采用了绝缘栅，可以说具有“理想开关”的特性。其主要缺点是开态电阻RDSo
和正温度系数较高。本教程阐述了高压N型沟道功率MOSFET的特性，并为器件选择提供指导。最后，解释了Microsemi公司Adva
cedPowerTech
ologyATPMOSFET的数据表。功率MOSFET结构图1为APTN型沟道功率MOSFET剖面图本文只讨论N型沟道MOSFET。在栅极和源极间加正压，将从衬底抽取电子到栅极。如果栅源电压等于或者高于阈值电压，栅极下沟道区域将积累足够多的电子从而产生N型反型层；在衬底形成导电沟道MOSFET被增强。电子在沟道内沿任意方向流动。电子从源极流向漏极时，产生正向漏极电流。沟道关断时，正向漏极电流被阻断，衬底与漏极之间的反偏PN结维持漏源之间的电势差。对于N型MOSFET，正向导通时，只有电子流，没有少子。开关速度仅受限于MOSFET内寄生电容的充电和放电速率。因此，开关速率可以很快，开关损耗很低。开关频率很高时，这让功率MOSFET具有很高的效率。
图1：N型沟道MOSFET剖面图。
开态电阻开态电阻RDSo
主要受沟道、JFET积累层、漂移区和寄生效应多层金属，键和线和封装等因素的影响电压超过150V时，RDSo
主要取决于漂移区电阻。
f图2：RDSo
与电流的关系。
高压MOSFET中RDSo
与电流的相关较弱。电流增大一倍RDSo
仅提高了6，见图2。
图3：RDSo
与温度的关系。
相反，温度对RDSo
的影响很大。如图3，温度从25℃升高到125℃，开态电阻提高近一倍。图3中曲线的斜率反映了RDSo
的温度系数，由于载流子仅为多子，该温度系数永远为正。随着温度的升高，正温度系数将使导通损耗按照I2R增大。功率MOSFET并联时，正的RDSo
温度系数可以保证热稳定性，这是其很好的特性。然而，不能保证各分路的电流均匀。这一点容易被误解。MOSFET易于并联正是因为其参数的分布狭窄，特别是RDSo
。并且与正温度系数相结合，可避免电流独占。
f如图4，对于任何给定的芯片尺寸，随着额定电压的增大，RDSo
也会随之增大。
图4：归一化后的RDSo
与VBRDSS的关系。
对于功率MOSV型和功率MOS7型MOSFET器件，通过对额定RDSo
与VBRDSS的关系曲线进行拟和，可发现RDSo
增量与VBRDSS的平方成正比。这种非线性关系显示了降低晶体管导通损耗的可能2。本征和寄生参数JFET寄生于MOSFET结构中，见图1。这对RDSo
影响很大，并且是MOSFET正常操作的一部分。本征衬底二r