MOSFET,全称为Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,即金属氧化物半导体场效应晶体管,也称为功率MOS场效应晶体管。
MOSFET是一种半导体器件,主要由金属、氧化物(通常为SiO2或SiN)和半导体三种材料制成。它利用电场的效应来控制半导体的场效应。MOSFET主要分为结型和绝缘栅型,但通常所指的是绝缘栅型中的MOS型。
MOSFET具有许多优点,如开关速度快、高频特性好、热稳定性优良、驱动电路简单、驱动功率小、安全工作区宽、无二次击穿问题等。此外,MOSFET还具有高输入电阻(通常在10^7~10^15Ω范围内)、低噪声、低功耗、大动态范围以及易于集成等特点。
MOSFET主要分为P沟道和N沟道两种类型,主要用于功率输出级,能够输出较大的工作电流(从几安到几十安)。因此,在开关电源、办公设备、中小功率电机调速等领域有广泛的应用,使得功率变换装置实现高效率和小型化。
由于MOSFET的尺寸非常小,它既可以作为核心元件,也可以被集成到电路中,实现在单个芯片上的设计和制造。这使得MOSFET在电子设备中,特别是在需要电子信号放大的应用中,具有重要的作用。
总的来说,MOSFET是一种重要的半导体器件,广泛应用于各种电子设备中,特别是在需要高效、小型化和高性能的领域。
MOSFET或金属氧化物半导体场效应晶体管是一种具有四个端子的 FET ,即漏极、 栅极、源极和体/衬底。体端子与源极端子短路,总共留下三个工作端子,就像任何其他晶体管一样。MOSFET主要有两种类型,分别是耗尽型 MOSFET 或 D-MOSFET,以及增强型 MOSFET 或 E-MOSFET。
这两种类型都可以根据N沟道和P沟道来划分。
D-MOSFET 也称为“常开”MOSFET,因为它们在制造过程中具有内置通道。施加栅极电压会减小沟道宽度,从而关闭 MOSFET。而E-MOSFET也被称为“常关”MOSFET,因为在制造过程中没有沟道,而是通过施加电压来感应的。
因此,D-MOSFET 符号有一条实线代表漏极和源极之间的沟道,允许电流在零栅源电压下流动。而 E-MOSFET 中的虚线表示零栅源电压下电流的路径损坏或通道缺失。向内的箭头表示 N 沟道,而向外的箭头表示 P 沟道 MOSFET。
下面是这种特殊用途的电路。一旦 PMOS 开启,它将具有非常低的压降,从而理想地为负载提供与 Vsource 相同的电压电平。因此,使用术语“高侧开关”,因为它将负载切换到高侧,即电路的正极部分。
栅极信号可以是地电平(或零电平),使得PMOS导通;或者是高电平,PMOS将关断。请注意,栅极信号的高电平必须至少等于 Vsource 的电平。如果低于 Vsource,PMOS 将不会关闭。
对于这种类型的电路,要考虑的另一件事是它允许反向电流流动。想象一下,当 Vsource 反向连接时,PMOS 的源极为负,体二极管将正向偏置,允许反向电流流动,然后负载将看到反向电压。
P 沟道 MOSFET 的另一个有趣用途是电池反向保护。可以像下面的简单插图一样完成。
PMOS 位于电池的高压侧或正极侧。在初始导通期间,电流将流向 PMOS 的体二极管(实际上,PMOS 上没有连接二极管。体二极管是由漏极到源极之间的 PN 结形成的。)一旦电流到达另一侧,器件的“正”和“负”之间会有电压,这是一个二极管压降。这样,PMOS 将导通,然后电流将流向 PMOS 通道而不是体二极管。
当电池反接时,体二极管不会正向偏置,因此电流无法流向另一侧。这意味着没有反向电压传输到器件。所以,它受到保护!