功率MOSFET的开关性能优良，主要用作功率开关及各种驱动器。近年来，它的性能不断提高，应用范围越来越广。计算机及电视机中的开关电源中的“开关”就是由功率MOSFET担任的。功率MOSFET除了应用在开关电源中，在计算机外设、办公室自动化设备、消费类电子产品、工业自动控制、通信设备及汽车工业中均得到普遍应用。为了更好地了解功率MOSFET组成的各种电路，需要掌握功率MOSFET的基础知识，包括与双极型晶体管的差别、基本参数及特性、简易测试方法等。
图符、极性及导通条件
双极型晶体管有NPN型及PNP型（目前都用硅片作材料），图符如图1所示。它有三个极：基极B、发射极E及集电极C。功率MOSFET也有三个极：栅极G、源极S及漏极D。另外，D极与S极之间还并联着一个二极管，如图2所示。它们的对应关系如附表所示。
NPN双极性晶体管对应N沟道功率MOS-FET（以下简称N管）；PNP管对应P沟道功率MOSFET（以下简称P管）。双极型晶体管是电流控制型的，在一定条件下，有一个I\(_{b}\)，它相应地有一个I\(_{C}\)，I\(_{C}\)与I\(_{b}\)的比值称为放大系数β。要产生I\(_{b}\)：NPN管的异通条件是V\(_{B}\)>V\(_{E}\)，V\(_{BE}\)=0.6～0.7V（B、E之间是一个PN结）；PNP管的条件是V\(_{E}\)>V\(_{B}\)，V\(_{EB}\)=0.6～0.7V。功率MOSFET是电压控制型的，需要在G极及S极之间有一定的电压V\(_{GS}\)或-V\(_{GS}\)，才有相应的漏极电流I\(_{D}\)或-I\(_{D}\)。对N管的导通条件是：V\(_{G}\)>V\(_{S}\)V\(_{GS}\)=0.45～3V，N管才导通。V\(_{GS}\)越大，I\(_{D}\)越大（电流从D极流向S极的I\(_{D}\)为正，若电流从S极流向D极，则I\(_{D}\)为负，用-I\(_{D}\)表示）；对P管的导通条件是V\(_{S}\)>V\(_{G}\)，即V\(_{GS}\)是负的，用-V\(_{GS}\)表示。-V\(_{GS}\)=0.45～3V时才导通。-V\(_{GS}\)越大，-I\(_{D}\)越大。
导通阈值电压V\(_{GS（th）}\)
由于功率MOSFET的耐压不同，绝缘层的厚度不同，要使它导通的电压也不同。一般用I\(_{D}\)（或-I\(_{D}\)）为250μA（或1mA）时的V\(_{GS}\)（或-V\(_{GS}\)）值称为导通阈值电压V\(_{GS（th）}\)，有的也称为开启电压，即开始导通时所需的V\(_{GS}\)之间的电压值。不同型号的功率MOSFET阈值电压是不相同的（低的是0.45V，而高的达3V），但不同型号的双极型晶体管（硅管），其V\(_{BE}\)或V\(_{EB}\)都是0.6～0.7V。
基本工作电路
双极型晶体管的基本工作电路如图3所示。NPN管的负载（R\(_{L}\)）接在V\(_{CC}\)与集电极之间，而PNP管的d负载接在集电极C与地之间。功率MOSFET的基本工作电路如图4所示。在图4的电路中，若MOSFET在负载之上称为高端（High Side）驱动；MOSFET在负载之下则称为低端（Low Side）驱动。从图3及图4中可进一步看出：NPN管的工作条件与N管基本相同，PNP管的工作条件基本上与P管相同；并请注意：N管导通时VGS是正的，ID是正的，而P管导通时，VGS是负的，ID是从S流向D，ID为负的。
在某些情况下，NPN管的负载可接在E极与地之间，如图5所示。它也称为射极跟随电路。其输出电压V\(_{OUT}\)与V\(_{B}\)间差一个导通电压V\(_{BE}\)（0.7V）。这时的V\(_{B}\)对地的电压为V\(_{BE}\)+I\(_{C}\)×R\(_{L}\)，但V\(_{B}\)对V\(_{E}\)仍然是0.6～0.7V。与此相似的是，N管也有负载接在S极与地之间的情况。为了保证导通条件V\(_{G}\)>V\(_{S}\)，这时往往采用倍压电路来提高V\(_{G}\)，使V\(_{G}\)≈2V\(_{CC}\)，以保证足够的V\(_{GS}\)（保证足够的I\(_{D}\)）。它的电路如图6所示。
放大系数β及跨导gm
双极型晶体管的动态电流放大系数β为：
β=△I\(_{C}\)/△I\(_{b}\)
而功率MOSFET是V\(_{GS}\)来控制I\(_{D}\)的，它的控制能力用跨导g m表示，g m为：
gm=△I\(_{D}\)/△V\(_{GS}\)
功率MOSFET的g\(_{m}\)的单位为A/V，即V\(_{GS}\)变化1V时，I\(_{D}\)变化多少A，g\(_{m}\)可从输出特性中求出。
其 他 差 别
功率MOSFET的源极及漏极可以互换，因此应用灵活性较大。另外，功率MOSFET的栅极G不能开路，否则会出现不正常的工作状态，而双极型晶体管基极开路不会产生不正常现象。功率MOSFET都是增强型的，即它在V\(_{GS}\)=0时没有漏极电流。在V\(_{GS}\)=0、一定的V\(_{DS}\)下，其饱和漏电流V\(_{DSS}\)=1～4μA，双极型晶体管在基极开路时有一定的集电极-发射极反向电流I\(_{ceo}\)，一些低频大功率三极管的I\(_{ceo}\)较大，是毫安级的。如果功率MOSFET的输出漏极电流不够，可以将两个同型号的功率MOS-FET并联起来，无需均流电阻，但双极型晶体管则要加均流电阻。由于功率MOSFET是电压控制型的，一般用TTL电平就能控制，使控制电路不必考虑驱动电流的大小，其电路要比电流控制型简单得多。
（方佩敏）