【導讀】MOSFET由MOS(Metal Oxide Semiconductor金屬氧化物半導體)+FET(Field Effect Transistor場效應晶體管)這個兩個縮寫組成。即通過給金屬層(M-金屬鋁)的柵極和隔著氧化層(O-絕緣層SiO₂)的源極施加電壓，產生電場的效應來控製半導體(S)導電溝道開關的場效應晶體管。由於柵極與源極
、柵極與漏極之間均采用SiO₂絕緣層隔離，MOSFET因此又被稱為絕緣柵型場效應管。

市麵上大家所說的功率場效應晶體管通常指絕緣柵MOS型(Metal Oxide Semiconductor FET),簡稱功率MOSFET(Power MOSFET)。實(shi)際(ji)上(shang)場(chang)效(xiao)應(ying)管(guan)分(fen)為(wei)結(jie)型(xing)和(he)絕(jue)緣(yuan)柵(zha)兩(liang)種(zhong)不(bu)同(tong)的(de)結(jie)構(gou)。場(chang)效(xiao)應(ying)管(guan)是(shi)利(li)用(yong)輸(shu)入(ru)回(hui)路(lu)的(de)電(dian)場(chang)效(xiao)應(ying)來(lai)控(kong)製(zhi)輸(shu)出(chu)回(hui)路(lu)電(dian)流(liu)的(de)一(yi)種(zhong)半(ban)導(dao)體(ti)器(qi)件(jian)。它(ta)僅(jin)靠(kao)半(ban)導(dao)體(ti)中(zhong)的(de)多(duo)數(shu)載(zai)流(liu)子(zi)導(dao)電(dian)
，又(you)稱(cheng)為(wei)單(dan)極(ji)型(xing)晶(jing)體(ti)管(guan)。

結型功率場效應晶體管一般稱作靜電感應晶體管(Static Induction Transistor-SIT)。其特點是用柵極電壓來控製漏極電流，驅動電路簡單
，需要的驅動功率小，開關速度快，工作頻率高，熱穩定性優於GTR
，但其電流容量小
，耐壓低，一般隻適用於功率不超過10kW的電力電子裝置。

MOSFET功率場效應晶體管，大多數用作開關和驅動器，工作於開關狀態
，耐壓從幾十伏到上千伏，工作電流可達幾安培到幾十安。功率MOSFET基本上都是增強型MOSFET，它具有優良的開關特性。

MOSFET的分類

MOSFET的種類：按導電溝道類型可分為P溝道和N溝道。按柵極電壓幅值可分為：耗盡型-當柵極電壓為零時漏源極之間就存在導電溝道
；增強型-對於N(P)溝道器件，柵極電壓大於(小於)零時才存在導電溝道，功率MOSFET主要是N溝道增強型。

MOS管結構原理圖解(以N溝道增強型為例)

N溝道增強型MOS管結構如圖5所示。它以一塊低摻雜的P型矽片為襯底
，利用擴散工藝製作兩個高摻雜的N⁺區
，並引入兩個電極分別為源極S(Source)和漏極D(Drain),半導體上製作一層SiO₂絕緣層，再在SiO₂上麵製作一層金屬鋁Al
，引出電極
，作為柵極G(Gate)。通常將襯底與源極接在一起使用。這樣，柵極和襯底各相當於一個極板，中間是絕緣層，形成電容。當柵-源電壓變化時，將改變襯底靠近絕緣層處感應電荷的多少
，從而控製漏極電流的大小。

MOS管工作原理詳解(N溝道增強型為例)

●  當柵-源之間不加電壓時即V_GS=0時，源漏之間是兩隻背向的PN結。不管V_DS極性如何
，其中總有一個PN結反偏


，所以不存在導電溝道。

●  當U_DS=0且U_GS>0時
，由於SiO₂的存在，柵極電流為零。但是柵極金屬層將聚集正電荷．它們排斥P型襯底靠近 SiO₂一側的空穴
，使之剩下不能移動的負離子區，形成耗盡層
，如圖6所示。

●  當U_GS增大時，一方麵耗盡層增寬，另一方麵將襯底的自由電子吸引到耗盡層與絕緣層之間，形成一個N型薄層，稱為反型層


，如圖7所示。這個反型層就構成了漏-源之間的導電溝道。使溝道剛剛形成的柵-源電壓稱為開啟電壓U_GS(th)/V_T。U_GS電壓越大，形成的反層型越厚，導電溝道電阻越小。

●  當V_GS>V_T且V_DS較小時，基本MOS結構的示意圖如圖8-1所示。圖中反型溝道層的厚度定性地表明了相對電荷密度
，這時的相對電荷密度在溝道長度方向上為一常數。相應的I_D-V_DS特性曲線如圖8-1所示。

●  當V_GS>V_T且V_DS增大時
，由於漏電壓增大，漏端附近的氧化層壓降減小，這意味著漏端附近的反型層電荷密度也將減小。漏端的溝道電導減小
，從而I_D-V_DS特性曲線的斜率減小


，如圖8-2所示。

●  當V_GS>V_T且V_DS增大到漏端的氧化層壓降等於V_T時，漏極處的反型層電荷密度為零，此時漏極處的電導為零
，這意味著I_D-V_DS的特性曲線的斜率為零,稱為預夾斷，如圖8-3所示。

●  當V_GS>V_T且V_DS>V_DS(sat)時，溝道中反型電荷為零的點移向源端。如果U_DS繼續增大
，夾斷區隨之延長，如圖所示
，而且U_DS的增大部分幾乎全部用於克服夾斷區對漏極電流的阻力
，漏電流I_D為一常數，這種情形在I_D-V_DS對應於飽和區(恒流區)
，如圖8-4所示。

MOSFET的特性曲線

漏極電流I_D和柵源間電壓U_GS的關係稱為MOSFET的轉移特性。I_D較大時，I_D與U_GS的關係近似線性，曲線的斜率定義為跨導G_fs。圖中隨著V_GS增大，I_D的斜率增大。原因是由於V_GS增大，形成的反層型越厚，導通溝道電阻越小，I_D的增長速度越快。

MOSFET有三個工作區域：截止區、飽和區和非飽和區，對應的輸出特性曲線如圖10所示。若電力 MOSFET工作在開關狀態
，即在截止區和非飽和區之間來回轉換。

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