文档介绍：第一章电力半导体器件
电力电子器件概述
功率二极管
晶闸管
可关断晶闸管(GTO)
电力晶体管(GTR)
功率场效应晶体管(P-MOSFET)
绝缘栅双极型晶体管(IGBT)
电力电子器件散热、串并联及缓冲保护
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功率场效应晶体管—全控型
P-MOSFET的结构与工作原理
P-MOSFET的基本特性
P-MOSFET的主要参数
P-MOSFET的安全工作区
P-MOSFET的门极驱动电路
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功率场效应晶体管—全控型
分为结型和绝缘栅型
通常主要指绝缘栅型中的MOS型（Metal Oxide Semiconductor FET）
简称功率MOSFET（Power MOSFET）
结型电力场效应晶体管一般称作静电感应晶体管（Static Induction Transistor——SIT）
特点——用栅极电压来控制漏极电流
驱动电路简单，需要的驱动功率小。(绝缘栅、电压控制器件)
开关速度快，工作频率高。(只有多数载流子，无少数载流子积蓄效应)
安全区宽，热稳定性优于GTR。（没有类似GTR的二次击穿）
电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。
功率场效应晶体管( Power Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)
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P-MOSFET的结构和工作原理
P-MOSFET的种类
 按导电沟道可分为P沟道和N沟道。
耗尽型——当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道。
增强型——对于N（P）沟道器件，栅极电压大于（小于）零时才存在导电沟道。
 功率MOSFET主要是N沟道增强型。
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功率MOSFET的芯片内部结构
Ｎ
Ｎ
Ｐ
Ｎ－
Ｎ＋
漏极
栅极
源极
芯片照片
断面
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P-MOSFET的结构和工作原理
P-MOSFET的结构
是单极型、全控型晶体管。
导电机理与小功率MOS管相同，但结构上有较大区别。
采用多元集成结构，不同的生产厂家采用了不同设计。
图1-19 功率MOSFET的结构和电气图形符号
漏极
源极
栅极
外延漂移层
衬底
SiO2
绝缘层
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P-MOSFET的结构和工作原理
小功率MOS管是横向导电器件。
功率MOSFET大都采用垂直导电结构，又称为VMOSFET（Vertical MOSFET）。
按垂直导电结构的差异，分为利用V型槽实现垂直导电的VVMOSFET和具有垂直导电双扩散MOS结构的VDMOSFET（Vertical Double-diffused MOSFET）。
这里主要以VDMOS器件为例进行讨论。
P-MOSFET的结构
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P-MOSFET的结构和工作原理
截止：漏源极间加正电源，栅源极间电压为零。
P基区与N漂移区之间形成的PN结J1反偏，漏源极之间无电流流过。
P-MOSFET的工作原理
导电：在栅源极间加正电压UGS
则栅极上的正电压将其下面的P基区中的空穴推开，而将（少子）电子吸引到栅极下的P基区的表面，
当UGS大于UT时，P型半导体反型成N型，成为反型层，该反型层形成N沟道而使PN结J1消失，漏极和源极导电。
UGS数值越大，P-MOSFET导电能力越强，ID也就越大。
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P-MOSFET的基本特性
(1) 转移特性（Transfer Characteristic）
漏极电流ID和栅源间电压UGS的关系称为MOSFET的转移特性。
ID较大（小）时，ID与UGS的关系近似（非）线性，曲线的斜率（微变量之比）定义为跨导Gfs。
图1-20 功率MOSFET的转移特性
1）静态特性
0
10
20
30
50
40
2
4
6
8
I
D
/
A
U
T
U
GS
/
V
△ID
△UGS
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P-MOSFET的基本特性
(2) 输出特性
漏极电流ID和漏源间电压UDS的关系称为MOSFET的输出特性，即漏极伏安特性。
分为四个区