电力场效应晶体管的工作原理和特点

信息电子技术与电力电子技术在现代工业及多种行业的重要性愈发凸显，随着多项科技技术兴起，从而形成高频化、全控性、采用集成电路制造工艺的电力电子奇迹，从而将电力电子技术带到下一个阶段，其典型代表有晶体管、电力场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管，而开关电源主要采用后两种元件。

电力场效应晶体管主要是指绝缘栅型中的MOS型，简称电力MOSFET，它的特点是通过栅极电压来控制漏极电流，驱动电路简单，所需驱动功率小，开关速度快，工作频率高，热稳定性好，电流容量低，耐压低，常用于功率不超过kW的开关电源电子装置。

电力场效应晶体管的种类按照导电沟道可分为P沟道和N沟道，如图所示，其中G为栅极，S为源极，D为漏极。

电力场效应晶体管的工作原理是：在截止状态下，漏源极间加正电源，栅源极间电压为零。P基区域N漂移区之间形成的PN结反偏，漏源极之间无电流流过；在导电状态，在栅源极间加正电压UGS，栅极是绝缘垫，所以不会有栅极电流流过，但栅极的正电压会将其下面P区中的空穴推开，而将P区中的电子吸引到栅极下面的P区表面。

当UGS大于开启电压或阈值电压UT时，栅极下P区表面电子浓度将超过空穴浓度，使P型半导体反型成N型而为反型层，该反型层形成N沟道而使PN结消失，漏极和源极导电。

电力场效应晶体管开关时间是在10-100ns之间，其工作频率可达100kHz以上，是主要开关器件中最高的。它属于场控器件，在静态状态下几乎不需要输入电流，但在开关过程中需要对输出电容充放电，故仍需要一定的驱动功率，开关频率越高，所需的驱动功率越大。