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大功率MOS管型號-大功率MOS管结构、符號等介绍及工作原理详解-KIA MOS管

信息來源:本站 日期:2018-08-02 

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大功率MOS管
大功率MOS管構造

本文主要是講大功率MOS管型號-大功率MOS管結構、符號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型半導體矽襯底上,用半導體光刻、擴散工藝制作兩個高摻雜濃度的N+區,並用金屬鋁引出兩個電極,分別作爲漏極D和源極S。然後在漏極和源極之間的P型半導體表面複蓋一層很薄的二氧化矽(Si02)絕緣層膜,在再這個絕緣層膜上裝上一個鋁電極,作爲柵極G。這就構成了一個N溝道(NPN型)增強型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構圖和代表符號。

大功率MOS管

同樣用上述相同的方法在一塊摻雜濃度較低的N型半導體矽襯底上,用半導體光刻、擴散工藝制作兩個高摻雜濃度的P+區,及上述相同的柵極制作過程,就制成爲一個P溝道(PNP型)增強型MOS管。如上圖所示分別是P溝道MOS管道結構圖和代表符號。

大功率MOS管工作原理

從下圖可以看出,增強型MOS管的漏極D和源極S之間有兩個背靠背的PN結。當柵-源電壓VGS=0時,即使加上漏-源電壓VDS,總有一個PN結處于反偏狀態,漏-源極間沒有導電溝道(沒有電流流過),所以這時漏極電流ID=0。

此时若在栅-源极间加上正向电压,圖1-3-B所示,即VGS>0,则栅极和硅衬底之间的SiO2绝缘层中便产生一个栅极指向P型硅衬底的电场,由于氧化物层是绝缘的,栅极所加电压VGS无法形成电流,氧化物层的两边就形成了一个电容,VGS等效是对这个电容充电,并形成一个电场,随着VGS逐渐升高,受栅极正电压的吸引,在这个电容的另一边就聚集大量的电子并形成了一个从漏极到源极的N型导电沟道,当VGS大于管子的开启电压VT(一般约为 2V)时,N沟道管开始导通,形成漏极电流ID,我们把开始形成沟道时的栅-源极电压称为开启电压,一般用VT表示。控制栅极电压VGS的大小改变了电场的强弱,就可以达到控制漏极电流ID的大小的目的,这也是MOS管用电场来控制电流的一个重要特点,所以也称之为場效應管。

大功率MOS管

大功率MOS管的電壓極性和符號

N溝道MOS管的符號,圖中D是漏極,S是源極,G是柵極,中間的箭頭表示襯底,如果箭頭向裏表示是N溝道的MOS管,箭頭向外表示是P溝道的MOS管。

大功率MOS管

在實際MOS管生産的過程中襯底在出廠前就和源極連接,所以在符號的規則中;表示襯底的箭頭也必須和源極相連接,以區別漏極和源極。上圖是P溝道MOS管的符號。

大功率MOS管應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接負極,柵極G正電壓時導電溝道建立,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接負極,源極S接正極,柵極G負電壓時,導電溝道建立,P溝道MOS管開始工作,如下圖所示。

大功率MOS管

大功率MOS管開關電路

實例應用電路分析

初步的了解了以上的關于大功率MOS管的一些知識後,一般的就可以簡單的分析,采用MOS管開關電源的電路了。

1、 三星等离子V2屏开关电源PFC部分激励电路分析;

如下圖1所示是三星V2屏開關電源,PFC電源部分電原理圖,圖2所示是其等效電路框圖。

圖1

大功率MOS管

圖2

大功率MOS管

圖1所示;是三星V2屏等离子开关电源的PFC激励部分。从图中可以看出;这是一个并联开关电源L1是储能电感,D10是这个开关电源的整流二极管,Q1、Q2是开关管,为了保证PFC开关电源有足够的功率输出,采用了两只MOS管Q1、Q2并联应用(圖2所示;是该并联开关电源等效电路图,图中可以看出该并联开关电源是加在整流桥堆和滤波电容C5之间的),图中Q3、Q4是灌流激励管,Q3、Q4的基极输入开关激励信號, VCC-S-R是Q3、Q4的VCC供电(22.5V)。两只开关管Q1、Q2的栅极分别有各自的充电限流电阻和放电二极管,R16是Q2的在激烈信號为正半周时的对Q2栅极等效电容充电的限流电阻,D7是Q2在激烈信號为负半周时的Q2栅极等效电容放电的放电二极管,同样R14、D6则是Q1的充电限流电阻和放电的放电二极管。R17和R18是Q1和Q2的关机栅极电荷泄放电阻。D9是开机瞬间浪涌电流分流二极管。

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之間等效是一個電容存在,電壓VGS産生電場從而導致源極-漏極電流的産生。此時的柵極電壓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論:

1) MOS管是一个由改变电压来控制电流的器件,所以是电压器件。

2) MOS管道输入特性为容性特性,所以输入阻抗极高。

大功率MOS管型號

Part Numbe

IDA

VDSSv

RDS(Ω)MAX

RDS(Ω)TYP

ciss

pF

KIA9N90H

9

900

1.4

1.12

2780

KIA10N80H

10

800

1.1

0.85

2230

KIA16N50H

16

500

0.38

0.32

2200

KIA18N50H

18

500

0.32

0.25

2500

KIA20N40H

20

400

0.25

0.2

2135

KIA20N50H

20

500

0.26

0.21

2700

KIA24N50H

24

500

0.2

0.16

3500

KNH8150A

30

500

0.2

0.15

4150

KIA2N60H

2

600

5

4.1

200

KIA3N80H

3

800

4.8

4

543

KIA9N90S

9

900

1.4

1.05

2780

KIA10N60H

9.5

600

0.73

0.6

1570

KIA12N60H12

12

600

0.65

0.53

1850

KIA12N65H

12

650

0.75

0.63

1850

KIA9N90H

9

900

1.4

1.12

2780

KIA6N70S

5.8

700

1.6

1.35

938

KIA7N65H

7

650

1.4

1.2

1000

KIA6N70S

5.8

700

1.6

1.35

938

注:這裏只列出了部分大功率MOS型


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