功率MOSFET动态性能的改进

在器件应用时除了要考虑器件的电压?电流,频率外,还必须掌握在应用中如何保护器件不使器件在瞬态变化中受损害?品闸管是两个双极型晶体管的组合,又加上因大面积带来的大电容,所以,其dv/dt能力是较为脆弱的,对di/dn来说,它还存在一个导通区的扩展问题所以也带来相当严格的限制。

功率MOSFET的情况有很大的不同?它的dv/dt及di/dt的能力常以每纳秒(而不是每微秒)的能力来估量,尽管如此,它也存在动态性能的限制?对于这些,我们可以从功率MOSFET的基本结构来予以理解?

图2-4是朝阳干式变压器功率MOSFET的等效电路?除了考虑器件的每一部分存在电容以外,还必须考虑M(SFET还并联着一个二极管,同时,从某个角度看,它还存在一个寄生晶体管(就像1GBT也寄生着一个晶闸管一样)?这几个方面是研究MOSFET动态特性很重要的因素。

首先, MOSFET结构中所附带的本征二极管具有一定的雪崩能力?通常用单次雪崩能力和重复雪崩能度非常快的脉冲尖剩,它有可能进入雪崩区,一旦超越?s产力来表达?当反向di/dr很大时,二极管会承受一个速其雪崩能力就有可能将器件损坏?对于任一种PN结二极管来说,仔细研究其动态特性是相当复杂的?它们和我们一般理解PN结正向时导通面反向时阻断的简单概念很不相同?当电流迅速下降时,二极管有一阶段失去反向阻断能力,即所谓反向恢复时间?PN结要求迅速导通时,也会有一段时间并不显示很低的电阻?在功率Mo)sFET中,一且二极管有正向注入,所注入的少数载流子也会增加是作为多子器件的MOSFET的复杂性。

应在朝阳干式变压器功率MOSFET的设计过程中采取措施,使其中的寄生品体管尽量不起作用?在不同代的功率MOSFET中所采取的措施有所不同,但总的原则是使漏极下的横向电阻R?的值尽量小?因为,只有在漏极N区下的横向电阻流过足够电流,为这个N区建立正偏的条件下寄生的双极性晶闸管才开始发难,然而,在严峻的动态条件下,因dv/d通过相应电容引起的横向电流有可能足够大,此时,这个寄生的双极性晶体管就会启动,有可能给MOSFET带来损坏,所以,考虑瞬态性能时,对功率M(SFET器件内部的各个电容(它是du/dr的通道)都必须予以注意。

瞬态情况是和线路情况密切相关的,这方面在应用中应给予足够重视?对器件要有深入了解,才能有利于理解和分析相应的问题?