国产VDMOS功率场效应晶体管主要参数 ——资料说明

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VDMOS功率场效应器件,是八十年代迅速发展起来的第二代电力电子新型功率场控器件,由于它有许多独特的优点、已广泛应用于航天航空、军事装备、通信、家用电器等各个领域。

VDMOS中的V表示电流是垂直于表面流动,与双极型器件电流流动方向相同,D表示是由双扩散形成沟道长度,MOS是一种场控器件。它有N沟道和P沟道两大类。表1、表2中所介绍的就是N沟道型的器件,它们的外形、管脚排列及电符号见附图。其中D表示漏极;G表示栅极;S表示源极。

图1
图1 🔍原图 (1850×1445)
图2
图2 🔍原图 (1824×1182)
图3
图3 🔍原图 (880×262)

特点

1.高输入阻抗,低驱动电流,驱动电路简单。

VDMOS器件是一种电压控制器件,具有相当高的输入阻抗,驱动电流在100nA数量级,而输出电流可达数安培或数十安培。

2.工作频率高,开关速度快,开关动态损耗小

VDMOS功率场效应器件是一种多数载流子器件,载流子运动是由电场控制的,开关时间一般在数十毫微秒至数百毫微秒。

3.负的电流温度系数,良好的热稳定性

VDMOS功率场效应器件具有负的电流温度系数,因而自身具有良好的电流自动调节能力,电流和温度分布较均匀,不存在双极型器件固有的因电流集中形成局部热点所引起的热电恶性循环,适合于多个器件并联运用。

4.没有二次击穿,安全工作区大

该器件的安全工作区基本上可以由功率曲线决定,不需要增加保护电路就可以保证安全可靠地工作。

5.跨导高度线性,放大失真小

VDMOS功率场效应器件是短沟道器件,当栅源电压升到一定值时,跨导基本上是恒定值,在线性电路中应用,显示了明显的优点。

主要电学参数

1.漏极电流I\(_{D}\)

是表征该器件能承受最大电流的能力。

2.漏源击穿电压V\(_{DSS}\)

是表征该器件的耐压极限。V\(_{DSS}\)大小的选择,应根据电路的要求而定,不是愈高愈好,因为此参数与直流漏源导通电阻相矛盾的。

3.直流漏源导通电阻R\(_{DS(on)}\)

是表征VDMOS场效应器件漏极电流从漏端流向源端所遇到的总电阻。是非常重要的一个参数,关系到VDMOS场效应器件自身的功率损耗,选择此参数时,一定要根据线路的要求与价格选择最佳值,因为R\(_{DS(on)}\)与VDMOS器件价格成反比例。

4.阈值电压V\(_{GS(th)}\)

阈值电压V\(_{GS(th)}\)是VDMOS场效应器件流过一定量的漏极电流时的最小栅源电压。VGS(th)的最小值,在室温下不得低于1.5V,才能保证VDMOS器件结温达到150℃仍是增强型器件。

5.正向跨导g\(_{FS}\)

正向跨导g\(_{FS}\)表征该器件的放大能力。

VDMOS器件在线性电路中应用,g\(_{FS}\)是很重要的参数,但在开关电路应用中并不很重要。

6.VDMOS场效应器件的电容

在共源线路中VDMOS场效应器件的输入和输出呈容性阻抗,其合成电容为:

Ciss——共源输入电容,

Coss——共源输出电容

Crss——反馈电容,

Crss=C\(_{GD}\)

Ciss=C\(_{GD}\)+CGS

Coss=C\(_{GD}\)+CDS

式中C\(_{GD}\)是栅—漏电容,CGS是栅—源电容,C\(_{DS}\)—是漏—源电容,CGS和C\(_{GD}\)是非常稳定的电容,几乎不随电压或温度而变化。

7.开关时间

开关时间包括导通时间ton和关断时间toff;导通时间由导通延迟时间和上升时间组成,关断时间由关断延迟时间和下降时间组成。

在国外VDMOS功率场效应器件大量应用于高速开关电路、高保真音响电路、电机调速电路等。我国目前大量地应用VDMOS场效应器件的是高频电子镇流器。中国科学院微电子中心为9W~100W以上的节能灯和荧光灯电子镇流器设计了VDMOS场效应器件共16个品种,详见表1,这些品种的性能完全达到了国外同类产品的指标。

使用注意事项

1.器件必须保存在抗静电的容器中,三个管脚用金属材料短路。

2.操作人员手持器件时,不得触摸电极。

3.测试仪表必须接地良好。

4.采用栅极短路或在栅源端接齐纳二极管保护。

5.器件栅极电压不得超过±20V。

6.焊接时用的电烙铁必须接地。

7.焊接时,先焊接源S端,然后焊接栅G端,再焊接漏D端,要保证源S极焊接可靠,不能虚焊。

8.拆卸VDMOS器件时,首先要让线路板上的电容放电完毕。再按D端、G端、S端顺序逐个焊开。(廖太仪)