大功率MOS管
大功率MOS管構(gòu)造
本文主要是講大功率MOS管型號(hào)-大功率MOS管結(jié)構(gòu)、符號(hào)等及工作原理的詳解。大功率MOS管，在一塊摻雜濃度較低的P型半導(dǎo)體硅襯底上，用半導(dǎo)體光刻、擴(kuò)散工藝制作兩個(gè)高摻雜濃度的N+區(qū)，并用金屬鋁引出兩個(gè)電極，分別作為漏極D和源極S。然后在漏極和源極之間的P型半導(dǎo)體表面復(fù)蓋一層很薄的二氧化硅（Si02）絕緣層膜，在再這個(gè)絕緣層膜上裝上一個(gè)鋁電極，作為柵極G。這就構(gòu)成了一個(gè)N溝道（NPN型）增強(qiáng)型MOS管。顯然它的柵極和其它電極間是絕緣的。下圖所示分別是它的結(jié)構(gòu)圖和代表符號(hào)。
同樣用上述相同的方法在一塊摻雜濃度較低的N型半導(dǎo)體硅襯底上，用半導(dǎo)體光刻、擴(kuò)散工藝制作兩個(gè)高摻雜濃度的P+區(qū)，及上述相同的柵極制作過程，就制成為一個(gè)P溝道（PNP型）增強(qiáng)型MOS管。如上圖所示分別是P溝道MOS管道結(jié)構(gòu)圖和代表符號(hào)。
大功率MOS管工作原理
從下圖可以看出，增強(qiáng)型MOS管的漏極D和源極S之間有兩個(gè)背靠背的PN結(jié)。當(dāng)柵-源電壓VGS=0時(shí)，即使加上漏-源電壓VDS，總有一個(gè)PN結(jié)處于反偏狀態(tài)，漏-源極間沒有導(dǎo)電溝道（沒有電流流過），所以這時(shí)漏極電流ID=0。
此時(shí)若在柵-源極間加上正向電壓，圖1-3-B所示，即VGS＞0，則柵極和硅襯底之間的SiO2絕緣層中便產(chǎn)生一個(gè)柵極指向P型硅襯底的電場(chǎng)，由于氧化物層是絕緣的，柵極所加電壓VGS無法形成電流，氧化物層的兩邊就形成了一個(gè)電容，VGS等效是對(duì)這個(gè)電容充電，并形成一個(gè)電場(chǎng)，隨著VGS逐漸升高，受柵極正電壓的吸引，在這個(gè)電容的另一邊就聚集大量的電子并形成了一個(gè)從漏極到源極的N型導(dǎo)電溝道，當(dāng)VGS大于管子的開啟電壓VT（一般約為 2V）時(shí)，N溝道管開始導(dǎo)通，形成漏極電流ID，我們把開始形成溝道時(shí)的柵-源極電壓稱為開啟電壓，一般用VT表示。控制柵極電壓VGS的大小改變了電場(chǎng)的強(qiáng)弱，就可以達(dá)到控制漏極電流ID的大小的目的，這也是MOS管用電場(chǎng)來控制電流的一個(gè)重要特點(diǎn)，所以也稱之為場(chǎng)效應(yīng)管。
大功率MOS管的電壓極性和符號(hào)
N溝道MOS管的符號(hào)，圖中D是漏極，S是源極，G是柵極，中間的箭頭表示襯底，如果箭頭向里表示是N溝道的MOS管，箭頭向外表示是P溝道的MOS管。
在實(shí)際MOS管生產(chǎn)的過程中襯底在出廠前就和源極連接，所以在符號(hào)的規(guī)則中；表示襯底的箭頭也必須和源極相連接，以區(qū)別漏極和源極。上圖是P溝道MOS管的符號(hào)。
大功率MOS管應(yīng)用電壓的極性和我們普通的晶體三極管相同，N溝道的類似NPN晶體三極管，漏極D接正極，源極S接負(fù)極，柵極G正電壓時(shí)導(dǎo)電溝道建立，N溝道MOS管開始工作,如下圖所示。同樣P道的類似PNP晶體三極管，漏極D接負(fù)極，源極S接正極，柵極G負(fù)電壓時(shí)，導(dǎo)電溝道建立，P溝道MOS管開始工作,如下圖所示。
大功率MOS管開關(guān)電路
實(shí)例應(yīng)用電路分析
初步的了解了以上的關(guān)于大功率MOS管的一些知識(shí)后，一般的就可以簡(jiǎn)單的分析，采用MOS管開關(guān)電源的電路了。
1、 三星等離子V2屏開關(guān)電源PFC部分激勵(lì)電路分析；
如下圖1所示是三星V2屏開關(guān)電源，PFC電源部分電原理圖，圖2所示是其等效電路框圖。
圖1
圖2
圖1所示；是三星V2屏等離子開關(guān)電源的PFC激勵(lì)部分。從圖中可以看出；這是一個(gè)并聯(lián)開關(guān)電源L1是儲(chǔ)能電感，D10是這個(gè)開關(guān)電源的整流二極管，Q1、Q2是開關(guān)管，為了保證PFC開關(guān)電源有足夠的功率輸出，采用了兩只MOS管Q1、Q2并聯(lián)應(yīng)用（圖2所示；是該并聯(lián)開關(guān)電源等效電路圖，圖中可以看出該并聯(lián)開關(guān)電源是加在整流橋堆和濾波電容C5之間的），圖中Q3、Q4是灌流激勵(lì)管，Q3、Q4的基極輸入開關(guān)激勵(lì)信號(hào)， VCC-S-R是Q3、Q4的VCC供電(22.5V)。兩只開關(guān)管Q1、Q2的柵極分別有各自的充電限流電阻和放電二極管，R16是Q2的在激烈信號(hào)為正半周時(shí)的對(duì)Q2柵極等效電容充電的限流電阻，D7是Q2在激烈信號(hào)為負(fù)半周時(shí)的Q2柵極等效電容放電的放電二極管，同樣R14、D6則是Q1的充電限流電阻和放電的放電二極管。R17和R18是Q1和Q2的關(guān)機(jī)柵極電荷泄放電阻。D9是開機(jī)瞬間浪涌電流分流二極管。
大功率MOS管特性
上述大功率MOS管工作原理中可以看出，MOS管的柵極G和源極S之間是絕緣的，由于Sio2絕緣層的存在，在柵極G和源極S之間等效是一個(gè)電容存在，電壓VGS產(chǎn)生電場(chǎng)從而導(dǎo)致源極-漏極電流的產(chǎn)生。此時(shí)的柵極電壓VGS決定了漏極電流的大小，控制柵極電壓VGS的大小就可以控制漏極電流ID的大小。這就可以得出如下結(jié)論：
1） MOS管是一個(gè)由改變電壓來控制電流的器件，所以是電壓器件。
2） MOS管道輸入特性為容性特性，所以輸入阻抗極高。
注：這里只列出了部分大功率MOS型號(hào)
注：這里只列出了部分大功率MOS型號(hào)
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