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【原创】手把手;教你读懂FET

现在;一台台电源,几乎都能发现FET的影子。几乎每个电源工程师都用过这东西,或用来逆变;或用来整流;或就当个开关。

由于用处不同;每个厂家都对不同用处FET做了专门优化。以致同样耐压/电流的FET;有多个型号。自然;每个厂家都有其独特的特点。高低贵贱;百花齐放

可见;作为工程师,读懂FET;选取最合适的器件,是多重要!

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2010-07-06 10:22
顶蜘蛛!~继续哈~
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水蜘蛛
LV.8
3
2010-07-06 10:44
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。
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水蜘蛛
LV.8
4
2010-07-06 11:14

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。

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水蜘蛛
LV.8
5
2010-07-06 11:20
@水蜘蛛
每个胞的原理结构如图示[图片] 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。

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2010-07-06 11:29
@水蜘蛛
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)[图片],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[图片]反之;P沟FET也是一样的,这里不在叙述。
顶一下,继续
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水蜘蛛
LV.8
7
2010-07-06 11:31
@谢厚林
顶一下,继续

谢谢关注!

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水蜘蛛
LV.8
8
2010-07-06 11:36
@水蜘蛛
每个胞的原理结构如图示[图片] 红色指示的是FET开关的沟道,兰色的是寄生的体二极管。

所以;功率FET,常被等效为:

 

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水蜘蛛
LV.8
9
2010-07-06 13:58
@水蜘蛛
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。
FET里;不仅FET胞是并联的,寄生二极管也是很多并在一起的!
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hypower
LV.7
10
2010-07-06 15:16

场效应晶体管(Field Effect Transistor缩写(FET))简称场效应管.由多数载流子参与导电,也称为单极型晶体管.它属于电压控制型半导体器件. 有3个极性,栅极,漏极,源极,它的特点是栅极的内阻极高,采用二氧化硅材料的可以达到几百兆欧,属于电压控制型器件.具有输入电阻高、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点,现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者.

按结构场效应管分为:结型场效应(简称JFET)、绝缘栅场效应(简称MOSFET)两大类

  按沟道材料:结型和绝缘栅型各分N沟道和P沟道两种.

  按导电方式:耗尽型与增强型,结型场效应管均为耗尽型,绝缘栅型场效应管既有耗尽型的,也有增强型的。

  场效应晶体管可分为结场效应晶体管和MOS场效应晶体管,而MOS场效应晶体管又分为N沟耗尽型和增强型;P沟耗尽型和增强型四大类

场效应管的主要参数

  Idss — 饱和漏源电流.是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中,栅极电压UGS=0时的漏源电流.

  Up — 夹断电压.是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中,使漏源间刚截止时的栅极电压.

  Ut — 开启电压.是指增强型绝缘栅场效管中,使漏源间刚导通时的栅极电压.

  gM — 跨导.是表示栅源电压UGS — 对漏极电流ID的控制能力,即漏极电流ID变化量与栅源电压UGS变化量的比值.gM 是衡量场效应管放大能力的重要参数.

  BVDS — 漏源击穿电压.是指栅源电压UGS一定时,场效应管正常工作所能承受的最大漏源电压.这是一项极限参数,加在场效应管上的工作电压必须小于BVDS.

  PDSM — 最大耗散功率,也是一项极限参数,是指场效应管性能不变坏时所允许的最大漏源耗散功率.使用时,场效应管实际功耗应小于PDSM并留有一定余量.

  IDSM — 最大漏源电流.是一项极限参数,是指场效应管正常工作时,漏源间所允许通过的最大电流.场效应管的工作电流不应超过IDSM

场效应管是电压控制元件,而晶体管是电流控制元件.在只允许从信号源取较少电流的情况下,应选用场效应管;而在信号电压较低,又允许从信号源取较多电流的条件下,应选用晶体管.

  场效应管是利用多数载流子导电,所以称之为单极型器件,而晶体管是即有多数载流子,也利用少数载流子导电,被称之为双极型器件.

  有些场效应管的源极和漏极可以互换使用,栅压也可正可负,灵活性比晶体管好.

  场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作,而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上,因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛的应用.

 

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水蜘蛛
LV.8
11
2010-07-06 15:20
@hypower
场效应晶体管(FieldEffectTransistor缩写(FET))简称场效应管.由多数载流子参与导电,也称为单极型晶体管.它属于电压控制型半导体器件.有3个极性,栅极,漏极,源极,它的特点是栅极的内阻极高,采用二氧化硅材料的可以达到几百兆欧,属于电压控制型器件.具有输入电阻高、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点,现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者.按结构场效应管分为:结型场效应(简称JFET)、绝缘栅场效应(简称MOSFET)两大类  按沟道材料:结型和绝缘栅型各分N沟道和P沟道两种.  按导电方式:耗尽型与增强型,结型场效应管均为耗尽型,绝缘栅型场效应管既有耗尽型的,也有增强型的。  场效应晶体管可分为结场效应晶体管和MOS场效应晶体管,而MOS场效应晶体管又分为N沟耗尽型和增强型;P沟耗尽型和增强型四大类场效应管的主要参数  Idss—饱和漏源电流.是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中,栅极电压UGS=0时的漏源电流.  Up—夹断电压.是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中,使漏源间刚截止时的栅极电压.  Ut—开启电压.是指增强型绝缘栅场效管中,使漏源间刚导通时的栅极电压.  gM—跨导.是表示栅源电压UGS—对漏极电流ID的控制能力,即漏极电流ID变化量与栅源电压UGS变化量的比值.gM是衡量场效应管放大能力的重要参数.  BVDS—漏源击穿电压.是指栅源电压UGS一定时,场效应管正常工作所能承受的最大漏源电压.这是一项极限参数,加在场效应管上的工作电压必须小于BVDS.  PDSM—最大耗散功率,也是一项极限参数,是指场效应管性能不变坏时所允许的最大漏源耗散功率.使用时,场效应管实际功耗应小于PDSM并留有一定余量.  IDSM—最大漏源电流.是一项极限参数,是指场效应管正常工作时,漏源间所允许通过的最大电流.场效应管的工作电流不应超过IDSM场效应管是电压控制元件,而晶体管是电流控制元件.在只允许从信号源取较少电流的情况下,应选用场效应管;而在信号电压较低,又允许从信号源取较多电流的条件下,应选用晶体管.  场效应管是利用多数载流子导电,所以称之为单极型器件,而晶体管是即有多数载流子,也利用少数载流子导电,被称之为双极型器件.  有些场效应管的源极和漏极可以互换使用,栅压也可正可负,灵活性比晶体管好.  场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作,而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上,因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛的应用. 

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水蜘蛛
LV.8
12
2010-07-06 22:11
@水蜘蛛
[图片]FET里;不仅FET胞是并联的,寄生二极管也是很多并在一起的!

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。

 

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龙王恨
LV.9
13
2010-07-07 02:18
好帖得顶,感谢奉献~~~
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水蜘蛛
LV.8
14
2010-07-07 10:57
@水蜘蛛
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。[图片] 

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!

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no-admin
LV.8
15
2010-07-07 20:43
@hypower
场效应晶体管(FieldEffectTransistor缩写(FET))简称场效应管.由多数载流子参与导电,也称为单极型晶体管.它属于电压控制型半导体器件.有3个极性,栅极,漏极,源极,它的特点是栅极的内阻极高,采用二氧化硅材料的可以达到几百兆欧,属于电压控制型器件.具有输入电阻高、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点,现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者.按结构场效应管分为:结型场效应(简称JFET)、绝缘栅场效应(简称MOSFET)两大类  按沟道材料:结型和绝缘栅型各分N沟道和P沟道两种.  按导电方式:耗尽型与增强型,结型场效应管均为耗尽型,绝缘栅型场效应管既有耗尽型的,也有增强型的。  场效应晶体管可分为结场效应晶体管和MOS场效应晶体管,而MOS场效应晶体管又分为N沟耗尽型和增强型;P沟耗尽型和增强型四大类场效应管的主要参数  Idss—饱和漏源电流.是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中,栅极电压UGS=0时的漏源电流.  Up—夹断电压.是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中,使漏源间刚截止时的栅极电压.  Ut—开启电压.是指增强型绝缘栅场效管中,使漏源间刚导通时的栅极电压.  gM—跨导.是表示栅源电压UGS—对漏极电流ID的控制能力,即漏极电流ID变化量与栅源电压UGS变化量的比值.gM是衡量场效应管放大能力的重要参数.  BVDS—漏源击穿电压.是指栅源电压UGS一定时,场效应管正常工作所能承受的最大漏源电压.这是一项极限参数,加在场效应管上的工作电压必须小于BVDS.  PDSM—最大耗散功率,也是一项极限参数,是指场效应管性能不变坏时所允许的最大漏源耗散功率.使用时,场效应管实际功耗应小于PDSM并留有一定余量.  IDSM—最大漏源电流.是一项极限参数,是指场效应管正常工作时,漏源间所允许通过的最大电流.场效应管的工作电流不应超过IDSM场效应管是电压控制元件,而晶体管是电流控制元件.在只允许从信号源取较少电流的情况下,应选用场效应管;而在信号电压较低,又允许从信号源取较多电流的条件下,应选用晶体管.  场效应管是利用多数载流子导电,所以称之为单极型器件,而晶体管是即有多数载流子,也利用少数载流子导电,被称之为双极型器件.  有些场效应管的源极和漏极可以互换使用,栅压也可正可负,灵活性比晶体管好.  场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作,而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上,因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛的应用. 
好贴
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wsh5106
LV.2
16
2010-07-08 10:32
@龙王恨
好帖得顶,感谢奉献~~~

看模电就可以了~~~

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水蜘蛛
LV.8
17
2010-07-08 11:31
@wsh5106
看模电就可以了~~~
呵呵!看看模电书上介绍和工程的区别!看看高手和菜鸟的距离!虽然只是半截贴;也足以让我等摩拜了!
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hpzax
LV.4
18
2010-07-08 11:42
@水蜘蛛
呵呵!看看模电书上介绍和工程的区别!看看高手和菜鸟的距离!虽然只是半截贴;也足以让我等摩拜了!
好帖得顶,感谢奉献~~~
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2010-07-08 12:23
@水蜘蛛
呵呵!看看模电书上介绍和工程的区别!看看高手和菜鸟的距离!虽然只是半截贴;也足以让我等摩拜了!

就这么完了?继续阿....

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fsxqw
LV.9
20
2010-07-08 12:37
@sometimes
就这么完了?继续阿....

说得好!

不过,俺是做MOS管厂家的,你们的信息稍微有点过时了

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水蜘蛛
LV.8
21
2010-07-08 12:47
@fsxqw
说得好!不过,俺是做MOS管厂家的,你们的信息稍微有点过时了
无论多好的好管子;到现在还是这样接的,只是寄生电阻小了一个数量级而已。你有何高见?
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水蜘蛛
LV.8
22
2010-07-08 13:18

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。

 

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水蜘蛛
LV.8
23
2010-07-08 13:21
@水蜘蛛
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。[图片] 
红色的就是DS间的寄生电容Coss。蓝色的就是密勒电容Cgd。黑色的就是栅原电容Cgs。
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水蜘蛛
LV.8
24
2010-07-08 13:24
@水蜘蛛
红色的就是DS间的寄生电容Coss。蓝色的就是密勒电容Cgd。黑色的就是栅原电容Cgs。

Cgd+Cgs=Ciss——输入电容

Coss——输出电容

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水蜘蛛
LV.8
25
2010-07-08 13:31
@水蜘蛛
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。[图片] 
虽然都是电容,可是;有着本质的区别。想想!!仅从电容特性上想想!
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pudafu1
LV.4
26
2010-07-09 09:29
@hypower
场效应晶体管(FieldEffectTransistor缩写(FET))简称场效应管.由多数载流子参与导电,也称为单极型晶体管.它属于电压控制型半导体器件.有3个极性,栅极,漏极,源极,它的特点是栅极的内阻极高,采用二氧化硅材料的可以达到几百兆欧,属于电压控制型器件.具有输入电阻高、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点,现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者.按结构场效应管分为:结型场效应(简称JFET)、绝缘栅场效应(简称MOSFET)两大类  按沟道材料:结型和绝缘栅型各分N沟道和P沟道两种.  按导电方式:耗尽型与增强型,结型场效应管均为耗尽型,绝缘栅型场效应管既有耗尽型的,也有增强型的。  场效应晶体管可分为结场效应晶体管和MOS场效应晶体管,而MOS场效应晶体管又分为N沟耗尽型和增强型;P沟耗尽型和增强型四大类场效应管的主要参数  Idss—饱和漏源电流.是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中,栅极电压UGS=0时的漏源电流.  Up—夹断电压.是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中,使漏源间刚截止时的栅极电压.  Ut—开启电压.是指增强型绝缘栅场效管中,使漏源间刚导通时的栅极电压.  gM—跨导.是表示栅源电压UGS—对漏极电流ID的控制能力,即漏极电流ID变化量与栅源电压UGS变化量的比值.gM是衡量场效应管放大能力的重要参数.  BVDS—漏源击穿电压.是指栅源电压UGS一定时,场效应管正常工作所能承受的最大漏源电压.这是一项极限参数,加在场效应管上的工作电压必须小于BVDS.  PDSM—最大耗散功率,也是一项极限参数,是指场效应管性能不变坏时所允许的最大漏源耗散功率.使用时,场效应管实际功耗应小于PDSM并留有一定余量.  IDSM—最大漏源电流.是一项极限参数,是指场效应管正常工作时,漏源间所允许通过的最大电流.场效应管的工作电流不应超过IDSM场效应管是电压控制元件,而晶体管是电流控制元件.在只允许从信号源取较少电流的情况下,应选用场效应管;而在信号电压较低,又允许从信号源取较多电流的条件下,应选用晶体管.  场效应管是利用多数载流子导电,所以称之为单极型器件,而晶体管是即有多数载流子,也利用少数载流子导电,被称之为双极型器件.  有些场效应管的源极和漏极可以互换使用,栅压也可正可负,灵活性比晶体管好.  场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作,而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上,因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛的应用. 
hypower老师是哪个学校的教授?向您致敬!有了您们电源网点击率更高,更精彩!
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zkybuaa
LV.5
27
2010-07-09 10:16
@水蜘蛛
虽然都是电容,可是;有着本质的区别。[图片]想想!!仅从电容特性上想想!
这个帖子好,关注学习学习。
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nicekey
LV.7
28
2010-07-09 11:52
@水蜘蛛
虽然都是电容,可是;有着本质的区别。[图片]想想!!仅从电容特性上想想!
蜘蛛好帖,帮顶。。。
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chenshu2834
LV.1
29
2010-07-09 14:46

顶!!!!!!!!!

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水蜘蛛
LV.8
30
2010-07-09 15:09
@水蜘蛛
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。[图片] 

呵呵!Cgd/Cds的绝缘层里有PN结!Cgs里基本没这东西!

再看看这个:

变容二极管 

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水蜘蛛
LV.8
31
2010-07-09 15:11
@水蜘蛛
呵呵!Cgd/Cds的绝缘层里有PN结!Cgs里基本没这东西!再看看这个:[图片]变容二极管 
有何感想?Cgd/Cds容量大小是变的!而且;变得还很变态!
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