mosfet 是 Metal-oxide-semiconductor Field-effect Transistor 的缩写，中文称为“金属-氧化物-半导体场效应晶体管”。这是一种在现代电子设备中极为重要的半导体器件
，它利用电场效应来控制电流。

　　MOSFET是一种电压控制多数载流子(或单极性)的三端器件
。其基本符号如图7所示

。

　　图8展示了不同类型MOSFET的符号。

　　与用于低功率信号的简单横向通道MOSFET相比，功率MOSFET具有不同的结构。它具有垂直通道结构

，源极和漏极位于硅片的两侧
，如图9所示
。

　　这种源极和漏极的对置布局提高了功率MOSFET处理更大功率的能力。

　　在这些连接中，衬底是内部连接的;然而，在某些情况下，如果衬底外部连接，符号将如图10所示的n沟道增强型MOSFET那样改变。由于电子的高迁移率
，n沟道增强型MOSFET更为常见
。

　　接下来，让利发国际介绍一个功率MOSFET的基本电路图(图11)。

　　此外，利发国际还将查看连接负载的n沟道增强型功率MOSFET的输出特性，如图12所示。

　　图11中所示的漂移区决定了MOSFET的电压阻断能力。

　　当VGS = 0时，⇒VDD使其反向偏置，从漏极到源极没有电流流动
。

　　当VGS > 0时
，⇒电子形成电流路径
。

　　因此
，从漏极到源极的电流流动。如果利发国际增加栅源电压，漏极电流也会增加
。

　　对于较低的VDS值，MOSFET在具有等于VDS / ID的恒定阻抗的线性区域工作。对于固定的VGS值且大于阈值电压VTH，MOSFET进入饱和区域
，其中漏极电流具有固定值

。

　　如果XY代表负载线，则X点代表关闭点，Y点是开启点
，其中VDS = 0(因为关闭开关上的电压为零)。开启和关闭过程的方向也在图13中显示

。

　　除了输出特性曲线外，功率MOSFET的转移特性也在图14中显示。

　　这里
，VTH是栅源之间最小的正电压，高于此电压MOSFET从关闭状态进入开启状态
。这称为阈值电压，如图12的输出特性曲线所示。

　　图11中给出的结构图的仔细观察揭示了功率MOSFET中嵌入了一个虚构的BJT和一个虚构的二极管结构，如图15所示。

　　由于源极连接到这个寄生BJT的基极和发射极，BJT的发射极和基极短路。这意味着这个BJT处于截止状态
。

　　虚构的二极管阳极连接到源极，阴极连接到漏极。因此，如果利发国际对漏极和源极施加负电压VDD，它将正向偏置
。这意味着MOSFET的反向阻断能力被破坏。因此，这可以用于无源负载的逆变器电路，无需在开关上过度使用二极管。它在图16中符号化表示。

　　尽管MOSFET内部体二极管在大多数应用中具有足够的电流和开关速度，但在某些情况下可能需要超快二极管。在这种情况下，外部快速恢复二极管以反并联方式连接
。但还需要一个慢恢复二极管来阻止体二极管的作用，如图17所示。

　　影响开关特性的一个重要参数是存在于其三个端子(即漏极、源极和栅极)之间的体电容
。其表示如图18所示。

　　参数CGS、CGD和CDS都是非线性的

，并在特定MOSFET的设备数据表中给出。它们还取决于直流偏置电压和设备的结构或几何形状。在开启过程中，必须通过栅极对这些电容进行充电
，以实际开启MOSFET。驱动必须能够对这些电容进行充放电
，以开启或关闭MOSFET。

　　因此，功率MOSFET的开关特性取决于这些内部电容和栅极驱动电路的内部阻抗。它还取决于由于载流子通过漂移区的传输延迟
。功率MOSFET的开关特性如图19和图20所示

。

　　由于输入电容充电到其阈值电压VTH，从t0到t1存在延迟。在此期间，漏极电流保持在零值

。这称为延迟时间。从t1到t2还有进一步的延迟，在此期间栅极电压上升到VGS，这是驱动MOSFET进入开启状态所需的电压。这称为上升时间。通过使用低阻抗驱动电路可以减少这种总延迟。在此期间，栅极电流呈指数下降，如图所示。对于大于t2的时间，漏极电流ID已达到其最大恒定值I。由于漏极电流已达到恒定值，栅源电压也保持恒定，如图20的MOSFET转移特性所示
。

　　对于关闭特性，假设MOSFET已经在稳定状态下切换开启
。当t = t0时，栅极电压降低到零值;CGS和CGD开始通过栅极电阻RG放电。这导致从t0到t1的关闭延迟时间
，如图21所示。假设漏源电压保持固定
。在此期间，VGS和IG的大小都减小
，漏极电流保持在固定值，从CGD和CGS抽取电流。

　　对于t2 > t > t1的时间
，栅源电压是恒定的。因此，现在整个电流从CGD抽取

。直到时间t3
，漏极电流将几乎达到零值;这关闭了MOSFET
。这个时间称为下降时间，此时输入电容放电到阈值值
。在t3之后，栅极电压指数下降到零
，直到栅极电流变为零。

利发国际科技专注功率器件领域
，为客户提供IGBT、IPM模块等功率器件以及MCU和触控芯片
，是一家拥有核心技术的电子元器件供应商和解决方案商。