功率場(chǎng)效應(yīng)晶E6C2-CWZ3E體管(簡(jiǎn)稱Power MOSFET--Power Mental Oxide Semiconductor EffectTransistor)是一種多子導(dǎo)電的單極型電壓控制器件，它具有開(kāi)關(guān)速度快、高頻性能好、輸入阻抗高、驅(qū)動(dòng)功率小、熱穩(wěn)定性好、無(wú)二次擊穿、安全工作區(qū)寬等特點(diǎn)，但其電壓和電流容量較小，故在各類高頻中小功率的電力電子裝置中得到廣泛應(yīng)用。本章首先講述功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管基礎(chǔ)知識(shí)，然后著重講述由其構(gòu)成的直流變換電路工作原理。
    基礎(chǔ)知識(shí)
    功率MOSFET也是一種功率集成器件，它由成千上萬(wàn)個(gè)小MOSFET元胞組成，每個(gè)元胞的形狀和排列方法，不同的生產(chǎn)廠家采用了不同的設(shè)計(jì)。圖8-1 (a)所示為N溝道MOSFET的元胞結(jié)構(gòu)剖面示意圖。兩個(gè)N+區(qū)分別作為該器件的源區(qū)和漏區(qū)，分別引出極S和漏極D。夾在兩個(gè)N+（N一）區(qū)之間的P區(qū)隔著一層Si02的介質(zhì)作為柵極。因此柵極與兩個(gè)N+區(qū)和P區(qū)均為絕緣結(jié)構(gòu)。因此，MOS結(jié)構(gòu)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管又稱絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管。

          
    由圖8-1 (a)可知，功率MOSFET的基本結(jié)構(gòu)仍為N+(N-) PN+彤式，其中摻雜較輕的N-區(qū)為漂移區(qū)。設(shè)置Ⅳ區(qū)可提高器件的耐壓能力。在這種器件中，漏極和源極間有兩個(gè)背靠背的PN結(jié)存在，在柵極未加電壓信號(hào)之前，無(wú)論漏極和源極之間加正電壓或負(fù)電壓，該器件總是處于阻斷狀態(tài)。為使漏極和源極之間流過(guò)可控的電流，必須具備可控的導(dǎo)電溝道才能實(shí)現(xiàn)。
    MOS結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電溝道是由絕緣柵施加電壓之后感應(yīng)產(chǎn)生的。在如圖8-1 (a)所示的結(jié)構(gòu)中，若在MOSFET柵極與源極之間施加一定大小的正電壓，這時(shí)柵極相對(duì)于P區(qū)則為正電壓。由于夾在兩者之間的Si02層不導(dǎo)電，聚集在電極上的正電荷就會(huì)在Si02層下的半導(dǎo)體表面感應(yīng)出等量的負(fù)電荷，從而使P型材料變成N型材料，進(jìn)而形成反型層導(dǎo)電溝道。若柵壓足夠高，由此感應(yīng)而生的N型層同漏與源兩個(gè)N+區(qū)構(gòu)成同型接觸，使常態(tài)中存在的兩個(gè)背靠背PN結(jié)不復(fù)存在，這就是該器件的導(dǎo)電溝道。由于導(dǎo)電溝道必須與源漏區(qū)導(dǎo)電類型一致，所以N-MOSFET以P型材料為襯底，柵源之間要加正電壓；反之，P-MOSFET以N型材料為襯底，柵源之間要加負(fù)電壓。
    根據(jù)載流子的類型不同，功率MOSFET可分為N溝道和P溝道兩種，應(yīng)用最多的是絕緣柵N溝道增強(qiáng)型。圖8-1 (b)所示為功率MOSFET的電氣圖形符號(hào)，圖形符號(hào)中的箭頭表示電子在溝道中移動(dòng)的方向。左圖表示N溝道，電流的方向是從漏極出發(fā)，經(jīng)過(guò)N溝道流入N+區(qū)，最后從源極流出；右圖表示P溝道，電流方向是從源極出發(fā)，經(jīng)過(guò)P溝道流入P+區(qū)，最后從漏極流出。不論是N溝道的MOSFET還是P溝道的MOSFET，只有一種載流子導(dǎo)電，故稱其為單極型器件。這種器件不存在像雙極型器件那樣的電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，也不存在少子復(fù)合問(wèn)題，所以它的開(kāi)關(guān)速度快、安全工作區(qū)寬并且不存在二次擊穿問(wèn)題。因?yàn)樗请妷嚎刂菩推骷�，使用極為方便。
   此外，功率MOSFET的通態(tài)電阻具有正溫度系數(shù)，因此它的漏極電流具有負(fù)溫度系數(shù)，便于并聯(lián)應(yīng)用。