功率场效应管的基本特性，如何提高功率MOSFET的动态性能

功率场效应管的基本特性

静态特性

静态特性的传递特性和输出特性如图所示。（a） 是传输特性 （b） 是输出特性

功率场效应管的静态特性

漏电流ID与栅极电压UGS之间的关系称为MOSFET的传输特性。当ID较大时，ID与UGS的关系近似线性，曲线的斜率定义为跨导Gfs。

MOSFET的漏伏安特性（输出特性）：截止区（对应GTR的截止区）;饱和区（对应于GTR的放大区）;非饱和区（对应于GTR的饱和区）。功率MOSFET在开关状态下工作，即截止区域和不饱和区之间的转换。功率MOSFET的漏极之间有一个寄生二极管，当漏极与反向电压连接时，器件连接。功率MOSFET的导通电阻具有正温度系数，有利于并联器件时的均流。

3动态特性

功率MOSFET动态特性的测试电路和开关处理波形如图所示。（a）是测试电路，而（b）是开关处理波形。

功率特性的动态特性

开启过程为：开启延迟时间TD（开启）-向上转发至uGS=UT的时间和iD之间的开始时间间隔。

上升时间tr - uGS从uT上升到MOSFET，进入非饱和区域的栅极压力UGSP时间。

iD的稳态值由漏极电源电压UE和漏极负载电阻决定。UGSP的大小与iD的稳态值有关。当UGS达到UGSP时，它会继续上升，直到达到稳定状态，但iD没有改变。

打开时间是 ton -- 打开延迟时间和上升时间的总和。

关闭延迟时间TD（关闭） - 向上下降到零，Cin通过Rs和RG放电，uGS呈指数下降到UGSP，iD开始减少到零。

降序时间TF - uGS从UGSP减少，iD减少到uGS。

关闭时间关闭 - 关闭延迟时间和下降时间。

场效应管的开关速度

MOSFET的开关速度与Cin的充放电有很大关系。用户不能降低“Cin”，但可以降低驱动电路的内阻Rs，降低时间常数，加快开关速度。MOSFET只依靠多声子导通，没有小儿子存储效应，所以关断过程非常快，开关时间在10到100ns之间，可以达到工作频率。100kHz以上是主要电力电子器件中最高的。

现场控制设备是静态的，几乎没有输入电流。但在开关过程中，需要对输入电容进行充放电，仍然需要一定的驱动功率。开关频率越高，所需的驱动功率越大。

如何提高功率MOSFET的动态性能

除了器件的电压、电流和频率外，器件在应用中必须用于保护器件，并且器件在瞬态变化中不会损坏。当然，晶闸管是两个双极晶体管的组合，加上大面积带来的大电容，所以它的dv/dt能力比较脆弱。对于di/dt，还存在导通面积扩大的问题，所以也带来了相当严格的限制。

功率MOSFET的情况则大不相同。它的dv/dt和di/dt的能力通常是通过每纳秒的能力来估计的，而不是每微秒。然而，它在动态性能方面也有局限性。这些可以从功率MOSFET的基本结构来理解。

下图是功率MOSFET的结构和等效电路。除了器件几乎每个部分的电容外，我们还必须考虑MOSFET与二极管并联连接。同时，从某种角度来看，它仍然具有寄生晶体管。（像IGBT也是寄生晶闸管）。这些方面是研究MOSFET动态特性非常重要的因素。