《功率场效应管》课件

功率场效应管本课件将深入介绍功率场效应管的原理、结构、特性、应用及相关技术帮助你掌握功率场效应管的关键知识，并能够进行应用电路设计功率场效应管的发展历程早期发展现代发展从1947年晶体管发明开始，功率场效应管技术经历了漫长的发展20世纪60年代，场效应管开始应用于功率电子领域，其高功率容历程早期以双极型晶体管为主，但其功率容量和工作频率有限量、高工作频率和优异的性能，迅速取代了双极型晶体管功率场效应管的工作原理栅极1导电沟道2源极3漏极4功率场效应管利用栅极电压控制导电沟道中载流子的浓度，进而控制漏极电流，实现对功率的控制功率场效应管的结构与制作结构制作功率场效应管主要由栅极、源极、漏极和导电沟道组成，其中导功率场效应管的制作工艺较为复杂，需要经过氧化、扩散、离子电沟道通常由半导体材料制成注入等多个工序，最终形成完整器件功率场效应管的特性分析线性区饱和区当栅极电压较低时，功率场效应当栅极电压足够高时，功率场效管工作在线性区，其漏极电流与应管工作在饱和区，其漏极电流栅极电压呈线性关系基本保持不变，不受栅极电压影响截止区当栅极电压低于某一阈值时，功率场效应管工作在截止区，漏极电流为零功率场效应管的参数定义IDSS VGSTH漏极饱和电流阈值电压在栅极电压为零时，漏极电流的最大栅极电压使漏极电流开始流动时的电值压gm RDSON跨导导通电阻漏极电流对栅极电压变化的敏感程度功率场效应管导通时的电阻值，影响功率损耗源漏特性曲线分析-在不同栅极电压下，绘制漏极电流与漏极电压之间的关系曲线通过分析曲线，可以得到功率场效应管的重要参数，如漏极饱和电流、跨导等123曲线形状呈现线性区、饱和区和截止区，反映了不同工作区域的特性门源特性曲线分析-栅极电压1曲线反映了不同栅极电压下，漏极电流的变化规律漏极电流2通过分析曲线，可以得到功率场效应管的阈值电压、跨导等重要参数门极控制特性分析栅极电压控制改变栅极电压可以控制导电沟道的宽度，进而控制漏极电流电流控制漏极电流的大小直接影响功率输出，因此栅极电压起着关键的控制作用工作模式及应用电路开关模式线性模式12在开关模式下，功率场效应管工作在截止区或饱和区，实现在线性模式下，功率场效应管工作在线性区，实现对电流的对电流的快速开关控制线性调节，常用于放大电路开关电路应用直流开关脉冲宽度调制利用功率场效应管的开关特性，可以实现直流电源的开断通过改变栅极电压的占空比，实现对电流的脉冲宽度调制，常用于电机控制放大电路应用电压放大音频放大利用功率场效应管的放大特性，可以功率场效应管常用于音频放大电路，实现电压信号的放大实现音频信号的放大逻辑电路应用电源控制电路应用稳压电源电源开关功率场效应管用于稳压电源电路中，实现输出电压的稳定功率场效应管可以作为电源开关，实现电源的开断控制电机驱动电路应用直流电机驱动交流电机驱动功率场效应管可用于直流电机驱动电路，实现对电机转速和方功率场效应管也可用于交流电机驱动电路，实现对电机转速和向的控制扭矩的控制重要参数测量方法静态参数动态参数包括漏极饱和电流、阈值电压、跨导等，通常在静态工作条包括导通电阻、开关速度等，需要在动态工作条件下测量件下测量静态参数测量使用电流表和电压表测量漏极电流和栅极电压，得到静态工作特性12通过分析曲线，可以得到漏极饱和电流、阈值电压、跨导等重要参数动态参数测量脉冲信号利用脉冲信号测试功率场效应管的开关速度，即其从导通状态到截止状态，以及从截止状态到导通状态所需的时间导通电阻通过测量功率场效应管导通时的电压降，可以计算出其导通电阻可靠性分析与测试加速寿命试验温度循环试验通过模拟实际应用环境，对功率场效应管进行加速寿命试验，评估对功率场效应管进行温度循环试验，测试其在不同温度下的工作性其可靠性能选型指南应用场景关键参数根据应用场景，选择合适的功率场效应管类型，如开关型、放大根据应用需求，选择合适的电压等级、电流等级、工作频率等参型等数典型应用案例分享电源控制电路电机驱动电路12功率场效应管在电源控制电路功率场效应管用于电机驱动电中应用广泛，如开关电源、稳路，实现对电机的速度和方向压电源等的控制未来发展趋势展望高功率容量1随着应用需求的不断提升，功率场效应管朝着更高功率容量方向发展高工作频率2高工作频率能够实现更高效的能量转换，是功率场效应管发展的另一个方向低功耗3低功耗设计可以提高系统效率，降低能耗，是未来功率场效应管技术发展的重要方向技术参数对比与选型建议100V10A耐压等级电流等级根据应用需求，选择合适的耐压等级根据负载电流，选择合适的电流等级的功率场效应管的功率场效应管100kHz工作频率根据应用需求，选择合适的频率等级的功率场效应管性能对比分析封装及引线构造分析封装类型引线构造功率场效应管的封装类型多种多引线构造影响功率场效应管的散样，常用的包括TO-

220、TO-热效果，通常采用金属引线或铜

247、DPAK等片引线失效机理及防护措施过电压导致功率场效应管击穿1过电流导致功率场效应管过热2静电放电导致功率场效应管损坏3热应力导致功率场效应管失效4损耗分析及散热设计导通损耗功率场效应管导通时的功耗，与导通电阻和电流的平方成正比开关损耗功率场效应管开关时的功耗，与开关速度和电压的变化率成正比散热设计采用散热器、风扇等散热措施，确保功率场效应管在正常工作温度范围内工作工艺制程要点解析晶圆制造芯片封装功率场效应管的制作首先需要制造晶圆，并对其进行氧化、扩散、芯片封装是将制造好的芯片封装成完整的器件，以方便使用和保护离子注入等工艺测试及测试装置分析测试项目测试装置功率场效应管测试项目包括静态参数测试、动态参数测试、可靠功率场效应管测试装置包括电流表、电压表、信号发生器、示波性测试等器等性能参数与测量标准性能参数测量标准功率场效应管的性能参数包括漏功率场效应管的测量标准由相关极饱和电流、阈值电压、跨导、机构制定，例如JESD

47、导通电阻等JEDEC等应用电路设计示例开关电源电机驱动功率场效应管可以用于开关电源电路，功率场效应管可以用于电机驱动电路，实现高效的能量转换实现对电机的速度和方向的控制课程总结与重点回顾。