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如何判断 MOSFET的好坏?

2019-04-01

如何判断 MOSFET的好坏?

MOSFET也叫金属-氧化物半导体场效应晶体管,是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管。MOSFET依照工作载流子的极性不同,可分为“N型”与“P型” 的两种类型。


MOSFET的主要技术参数


场效应管的参数很多,包括直流参数、交流参数和极限参数,但一般使用时关注以下主要参数:

如何判断 MOSFET的好坏?

IDSS—饱和漏源电流。是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中,栅极电压UGS=0时的漏源电流;


UP—夹断电压。是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中,使漏源间刚截止时的栅极电压;


UT—开启电压。是指增强型绝缘栅场效管中,使漏源间刚导通时的栅极电压;


gM—跨导。是表示栅源电压UGS—对漏极电流ID的控制能力,即漏极电流ID变化量与栅源电压UGS变化量的比值。gM是衡量场效应管放大能力的重要参数;


BUDS—漏源击穿电压。是指栅源电压UGS一定时,场效应管正常工作所能承受的最大漏源电压。这是一项极限参数,加在场效应管上的工作电压必须小于BUDS;


PDSM—最大耗散功率。也是一项极限参数,是指场效应管性能不变坏时所允许的最大漏源耗散功率。使用时,场效应管实际功耗应小于PDSM并留有一定余量;


IDSM—最大漏源电流。是一项极限参数,是指场效应管正常工作时,漏源间所允许通过的最大电流。场效应管的工作电流不应超过IDSM 。

如何判断 MOSFET的好坏?

MOSFET的核心:金属—氧化层—半导体电容


金属—氧化层—半导体结构MOSFET在结构上以一个金属—氧化层—半导体的电容为核心,氧化层的材料多半是二氧化硅,其下是作为基极的硅,而其上则是作为栅极的多晶硅。这样子的结构正好等于一个电容器,氧化层扮演电容器中介电质的角色,而电容值由氧化层的厚度与二氧化硅的介电常数来决定。栅极多晶硅与基极的硅则成为MOS电容的两个端点。


当一个电压施加在MOS电容的两端时,半导体的电荷分布也会跟著改变。考虑一个P型的半导体形成的MOS电容,当一个正的电压VGB施加在栅极与基极端时,空穴的浓度会减少,电子的浓度会增加。当VGB够强时,接近栅极端的电子浓度会超过空穴。这个在P型半导体中,电子浓度超过空穴浓度的区域,便是所谓的反转层。MOS电容的特性决定了MOSFET的操作特性,但是一个完整的MOSFET结构还需要一个提供多数载流子的源极以及接受这些多数载流子的漏极。


场效应晶体管是电压控制元件,而双极结型晶体管是电流控制元件。在只允许从取较少电流的情况下,应选用场效应管;而在信号电压较低,又允许从信号源取较多电流的条件下,应选用双极晶体管。有些场效应管的源极和漏极可以互换使用,栅压也可正可负,灵活性比双极晶体管好。场效应管是利用多数载流子导电,所以称之为单极型器件,而双极结型晶体管是即有多数载流子,也利用少数载流子导电。因此被称之为双极型器件。场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作,而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上,因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛的应用。


应用前景广阔


随着微处理器运算效能不断提升,带给深入研发新一代MOSFET更多的动力,这也使得MOSFET本身的操作速度越来越快,几乎成为各种半导体主动元件中最快的一种。MOSFET在数字信号处理上最主要的成功来自CMOS逻辑电路的发明,这种结构最大的好处是理论上不会有静态的功率损耗,只有在逻辑门的切换动作时才有电流通过。CMOS逻辑门最基本的成员是CMOS反相器,而所有CMOS逻辑门的基本操作都如同反相器一样,在逻辑转换的瞬间同一时间内必定只有一种晶体管处在导通的状态下,另一种必定是截止状态,这使得从电源端到接地端不会有直接导通的路径,大量节省了电流或功率的消耗,也降低了集成电路的发热量。


MOSFET在数字电路上应用的另外一大优势是对直流信号而言,MOSFET的栅极端阻抗为无限大,也就是理论上不会有电流从MOSFET的栅极端流向电路里的接地点,而是完全由电压控制栅极的形式。这让MOSFET和他们最主要的竞争对手BJT相较之下更为省电,而且也更易于驱动。


(责任编辑:admin)


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