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MOSFET的工作原理和主要参数
2024-08-14 来源: 原创文章
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本文主要给大家介绍MOSFET的工作原理和主要参数。


一、MOSFET 简介


MOSFET英文全称是 Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,中文全称是金属氧化物半导体场效应晶体管。有N通道MOSFET(耗尽型和增强型)和P通道MOSFET(耗尽型和增强型)。


MOS由金属层(M)、氧化物层(O)和半导体层(S)三部分组成。其中,金属层作为栅极(G),氧化物层作为绝缘层,半导体层则构成了源极(S)和漏极(D)。MOS的工作原理基于半导体材料中载流子的输运和场效应,通过控制栅极电压来改变半导体表面的电场分布,从而调制源极和漏极之间的电流。



当栅极与源极之间施加电压时,会在栅极下方的半导体表面形成一个电场。这个电场会改变半导体表面的电荷分布,从而影响源极和漏极之间的电流。通过调节MOS的栅极电压,可以控制电流在源极和漏极之间的通断状态,从而实现开关和放大等功能。


MOS器件通常具有低导通电阻、低功耗、开关速度非常快、工作温度范围宽、高可靠性等特点,在在信号传输和处理上具有强大的作用。



二、MOSFET 的主要参数



1、ID:最大漏源电流

它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ID。

2、IDM:最大脉冲漏源电流

此参数会随结温度的上升而有所减额。

3、VGS:最大栅源电压

VGS额定电压是栅源两极间可以施加的最大电压,主要目的是防止电压过高导致的栅氧化层损伤。

4、V(BR)DSS:漏源击穿电压

它是指栅源电压VGS为0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V(BR)DSS。它具有正温度特性。

5、RDS(on)

在特定的VGS(一般为10V)、结温及漏极电流的条件下,MOSFET导通时漏源间的最大阻抗。它是一个非常重要的参数,决定了MOSFET导通时的消耗功率。此参数一般会随结温度的上升而有所增大。故应以此参数在最高工作结温条件下的值作为损耗及压降计算。

6、VGS(th):开启电压(阀值电压)

当外加栅极控制电压VGS超过VGS(th)时,漏区和源区的表面反型层形成了连接的沟道。此参数一般会随结温度的上升而有所降低。

7、PD:最大耗散功率

它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。此参数一般会随结温度的上升而有所减额。

8、Tj:最大工作结温

通常为150℃或175℃,器件设计的工作条件下须确应避免超过这个温度,并留有一定裕量。




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