FET管是由一大群小FET在硅片上并联的大规模集成功率开关。每个小FET叫胞,每个胞的电流并不大,只有百毫安级。设计师采用蚂蚁捍树的办法;多多的数量FET并联;达到开关大电流。也就是同样大小硅片和耐压下;胞越多;允许电流越大。得益于多胞结构;FET的寄身二极管拥有了耐受电压击穿的能力。即所谓的雪崩耐量。
在数据表中;以EAR(可重复雪崩耐量)和EAS(单次雪崩耐量)表示。它表征了FET抗电压(过压)冲击的能力。因此;许多小功率反激电源可以不用RCD吸收,FET自己吸收就够了。
用在过压比较严重的场合,这点要千万注意啊!大的雪崩耐受力;能提高系统的可靠性!FET的这个能力和电压;终身不会改变!
每个胞的原理结构如图示,红色指示的是FET开关的沟道,兰色的是寄生的体二极管。
平时;FET是关断的。当栅上加正压时;在邻近栅的位置;会吸引许多电子。这样;邻近的P型半导体就变成了N型;形成了连接两个N取的通道(N沟道) ,FET就通了。显然;FET的耐压越高;沟道越长;电阻越大。这就是高压FET的RDSON大的原因反之;P沟FET也是一样的,这里不在叙述。所以;功率FET,常被等效为:
FET是实实在在的物质构成的;里面有导体/半导体/绝缘体。这些物质的相互搭配;做成了FET。那么;任何两个绝缘的导体,自然构成了物理电容——寄生电容。Cgd+Cgs=Ciss——输入电容,Coss——输出电容。
虽然都是电容,可是;有着本质的区别。Cgd/Cds的绝缘层里有PN结!Cgs里基本没这东西!Cgd/Cds容量大小是变的!而且;变得还很变态!所以;Cgd/Cds在理论上存在,在数据表中也有所列。在微变等效中也可以作为参量计算分析,但;也仅在线性放大里的微变等效分析中有所使用。在开关过程的工程分析中,变态的变化导致只能用电荷量这个值来衡量。Qgd就是Cdg储存的电荷量(弥勒电荷),Qds是Cds储存电荷量。
下面分析这些电荷在开/关状态下,是如何影响FET工作的。FET静态关断时,Cgd/Cgs充电状态如图示:
栅电压为零,Qgs=0。Qgd被充满,Vgd=Vds。注:由于Cds通常和其它杂散电容并联在一起;共同对电源施加影响,因此;这里暂时不做分析。
给FET的栅极施加正脉冲。
由于Cgd在承受正压时,电容量非常小(Cgd虽然小;但是Qgd=Cgd*Ugd,Qgd仍然是很大的),Cgs远大于Cgd。因此;脉冲初期,驱动脉冲主要为Cgs充电,直到FET开始开启为止。开启时;FET的栅电压就是门槛电压Vth。
大多数情况下;栅电压达到Vth前,只有很小的电流流过FET。FET一直处于关断状态。
当FET栅电压达到Vth,FET开始导电。无论负载在漏极还是在源极,都将因有电流流过而承受部分或全部电压。这样FET将经历由阻断状态时承受全部电压逐渐变到短路而几乎没有电压降落为止的过程。
这个过程中,Cgd同步经历了放电过程。放电电流为I=Qgd/ton。
Igd——密勒电流分流了FET的驱动电流!使得FET的栅电压上升变缓。
Igd——密勒电流分流了FET的驱动电流!使得FET的栅电压上升变缓。
Igd——密勒电流分流了FET的驱动电流!使得FET的栅电压上升变缓。
Igd——密勒电流分流了FET的驱动电流!使得FET的栅电压上升变缓。
弥勒电荷越大;这个斜坡越长。弥勒电荷不仅和器件有关还和漏极电压有关。一般;电压越高;电荷量越大。