功率場效應晶體管(Power MOSFET)是一種廣泛應用于功率放大和開關控制的半導體器件。它由金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)演變而來,具有高速度、低驅(qū)動電壓、低輸入電阻、低失真度等特點,因此在現(xiàn)代電子技術中得到了廣泛的應用。
1.功率場效應晶體管的工作原理
功率場效應晶體管的主要部分是由P型襯底、N型漂移層、P型溝道以及N型源和漏極組成。溝道區(qū)域上方有一層氧化物作為柵極絕緣層。當柵極施加正向電壓時,在溝道區(qū)域形成一個近似恒定的P型溝道,使漏極和源極之間形成導通通道,從而控制功率場效應晶體管的導通和截止。功率場效應晶體管主要依靠柵源電壓的變化來共同控制漏-源電路上的電流。
2.功率場效應晶體管的結構
功率場效應晶體管具有復雜的結構,一般可分為四層,包括N型漂移層、P型溝道區(qū)、柵極和源/漏電極。其中N型漂移層作為承受高電壓的部分,有較大的擺寬;P型溝道區(qū)主要是通過改變柵電壓來控制溝道的電導率,從而控制整個器件的導通與截止。
3.功率場效應晶體管的特點
功率場效應晶體管具有以下幾個特點:
- 低驅(qū)動電壓:只需要施加幾伏的電壓就可以實現(xiàn)全開或全關狀態(tài)。
- 低輸入電阻:具有非常小的輸入電阻,可以實現(xiàn)在高頻率下使用。
- 高速度:功率場效應晶體管可以進行快速開關,輸出電流和電壓也能很快變化。
- 低失真度:因為導通和截止都非??欤怨β蕡鲂w管的失真度非常低。
4.功率場效應晶體管的作用
功率場效應晶體管被廣泛用于電力電子領域,如交流變頻、逆變器和電源等。同時也可以用于汽車電子設備、通訊設備以及計算機設備中的集成電路等。