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電晶體是什麼? MOSFET的特性

 

關於MOSFET的寄生容量及溫度特性

MOSFET靜電容量之詳細

功率MOSFET的結構包含圖1所示的寄生容量。
利用氧化層在MOSFET的G (閘極)端子和其他電極之間形成絕緣,讓在DS (汲極.源極)之間形成PN接合區,如此即形成類似二極體的結構。Cgs,Cgd取決於氧化層的靜電容量,而Cds的容量則依內部等效二極體的接合容量不同而異。

關於MOSFET靜電容量之詳細說明

一般來說,MOSFET規格書中所刊載的容量包含表1所示的Ciss/Coss/Crss等3種。

表1

容量特性は図2に示すようにDS (ドレイン・ソース) 間電圧VDSに対する依存性があります。VDSを大きくすると容量値は小さくなる傾向があります。

圖2

溫度特性

圖3 (1) to (3)所示為實際測量範例。容量特性與溫度間幾乎沒有關係。

圖3 (1) to (3)

關於MOSFET的切換作用及溫度特性

關於MOSFET的切換時間

當閘極電壓做ON/OFF切換動作後,需經過一段延遲時間,MOSFET才會變為ON/OFF,此一延遲時間就稱之為「切換時間」。表1所示為切換時間的種類,一般來說,規格書上所刊載的種類包含td(on)/ tr/ td(off)/ tf等幾種。
ROHM係根據圖2電路中的測量值來決定規格書的typ.值。

表1/圖1/圖2

溫度特性

圖3 (1) to (4)所示為實際測量範例。
當溫度上升時,切換時間會出現些微增加的情形,當溫度上升100℃時,切換時間約增加10%左右,由此可知切換特性與溫度之間的相關性幾近於零。

圖3 (1) to (4)

關於MOSFET的VGS(th)

關於MOSFET的VGS(th)

啟動MOSFET時,GS (閘極與源極)之間所需的電壓即稱為「VGS(th)(閥值)」也就是話說,當施加的電壓超過閥值時,MOSFET便會進入啟動狀態。
那麼,當MOSFET進入啟動狀態時,通過的電流值是多少安培呢?規格書的電氣特性欄記錄著各項元件的電流值。

表1所示為規格書中電氣特性欄之範例。 假設所施加的電壓為VDS=10V,那麼要讓ID(汲極電流)達到1mA所需的閥值電壓VGS(th)即為 1.0V to 2.5V。

表1: 規格書的電氣特性欄

電氣特性欄

ID-VGS特性與溫度特性

圖1和2所示為ID-VGS特性與閥值溫度特性之實測範例。
如圖1所示,如果要讓更大的電流通過,就必須提高閥值電壓。
表1所刊載的機型在規格書中的閥值小於2.5V,但驅動電壓為4V。
開始使用前,請先施加已經完全啟動的閘極電壓。

如圖2所示,閥值將以和溫度等比例的方式降低。
亦可利用觀察閥值電壓變化的方式,來計算元件的通道溫度。

圖1, 圖2

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