場(chǎng)效應(yīng)管是根據(jù)三極管的原理開(kāi)發(fā)出的新一代放大元件,功率MOSFET場(chǎng)效應(yīng)管具有負(fù)的電流溫度系 數(shù),可以避免它工作的熱不穩(wěn)定性和二次擊穿,適合于大功率和大電流工作條件下的應(yīng)用。功率MOSFET場(chǎng)效應(yīng)管從驅(qū)動(dòng)模式上看,屬于電壓型驅(qū)動(dòng)控制元件, 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單,所需驅(qū)動(dòng)功率很小。采用功率MOSFET場(chǎng)效應(yīng)作為開(kāi)關(guān)電源中的功率開(kāi)關(guān),在啟動(dòng)或穩(wěn)態(tài)工作條件下,功率MOSFET場(chǎng)效應(yīng)管的峰值電流要比采用雙極型功率晶體管小得多。功率場(chǎng)效應(yīng)管與雙極型功率晶體管之間的特性比較如下:
1. 驅(qū)動(dòng)方式:場(chǎng)效應(yīng)管是電壓驅(qū)動(dòng),電路設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單,驅(qū)動(dòng)功率??;功率晶體管是電流驅(qū)動(dòng),設(shè)計(jì)較復(fù)雜,驅(qū)動(dòng)條件選擇困難,驅(qū)動(dòng)條件會(huì)影響開(kāi)關(guān)速度。
2. 開(kāi)關(guān)速度:場(chǎng)效應(yīng)管無(wú)少數(shù)載流子存儲(chǔ)效應(yīng),溫度影響小,開(kāi)關(guān)工作頻率可達(dá)150KHz以上;功率晶體管有少數(shù)載流子存儲(chǔ)時(shí)間限制其開(kāi)關(guān)速度,工作頻率一般不超過(guò)50KHz。
3. 安全工作區(qū):功率場(chǎng)效應(yīng)管無(wú)二次擊穿,安全工作區(qū)寬;功率晶體管存在二次擊穿現(xiàn)象,限制了安全工作區(qū)。
4. 導(dǎo)體電壓:功率場(chǎng)效應(yīng)管屬于高電壓型,導(dǎo)通電壓較高,有正溫度系數(shù);功率晶體管無(wú)論耐電壓的高低,導(dǎo)體電壓均較低,具有負(fù)溫度系數(shù)。
5. 峰值電流:功率場(chǎng)效應(yīng)管在開(kāi)關(guān)電源中用做開(kāi)關(guān)時(shí),在啟動(dòng)和穩(wěn)態(tài)工作時(shí),峰值電流較低;而功率晶體管在啟動(dòng)和穩(wěn)態(tài)工作時(shí),峰值電流較高。
6. 產(chǎn)品成本:功率場(chǎng)效應(yīng)管的成本略高;功率晶體管的成本稍低。
7. 熱擊穿效應(yīng):功率場(chǎng)效應(yīng)管無(wú)熱擊穿效應(yīng);功率晶體管有熱擊穿效應(yīng)。
8. 開(kāi)關(guān)損耗:場(chǎng)效應(yīng)管的開(kāi)關(guān)損耗很??;功率晶體管的開(kāi)關(guān)損耗比較大。
另外,功率MOSFET場(chǎng)效應(yīng)管大多集成有阻尼二極管,而雙極型功率晶體管大多沒(méi)有集成阻尼二極管。場(chǎng)效應(yīng)管內(nèi)的阻尼二極管可以為開(kāi)關(guān)電源感性線圈提供無(wú)功電流通路。所以,當(dāng)場(chǎng)效應(yīng)管的源極電位高于漏極時(shí),這個(gè)阻尼二極管導(dǎo)通,但在開(kāi)關(guān)電源中不能使用這個(gè)阻尼二極管,需要另外并聯(lián)超快速二極管。場(chǎng)效應(yīng)管內(nèi)的阻尼二極管在關(guān)斷過(guò)程中與一般二極管一樣存在反向恢復(fù)電流。此時(shí)二極管一方面承受著漏-源極之間急劇上升的電壓,另一方面又有反向恢復(fù)電流流過(guò)。
雙極型功率晶體管在應(yīng)用中對(duì)電路性能具有決定性的影響,功率場(chǎng)效應(yīng)管的主要缺點(diǎn)就是導(dǎo)通電阻較大,而且具有正溫度系數(shù),故當(dāng)功率場(chǎng)效應(yīng)管工作于大電流開(kāi)關(guān) 工作狀態(tài)時(shí),導(dǎo)通損耗較大。功率場(chǎng)效應(yīng)管的柵-源極之間的開(kāi)啟門(mén)限電壓較高,一般為2~4V,用做開(kāi)關(guān)電源中的功率開(kāi)關(guān)時(shí),為保證有足夠幅度的激勵(lì)電壓, 要求驅(qū)動(dòng)變壓器的繞組匝數(shù)比采用雙極型晶體管變壓器的繞組匝數(shù)要多一倍乃至數(shù)倍。
功率場(chǎng)效應(yīng)管與雙極型功率晶體管相比具有以下特點(diǎn):
1. 功率MOSFET場(chǎng)效應(yīng)管是電壓型控制器件,而雙極型晶體管是電流型控制器件,因此功率MOSFET場(chǎng)效應(yīng)管在驅(qū)動(dòng)輸出大電流時(shí)驅(qū)動(dòng)電路較簡(jiǎn)單。
2. 功率MOSFET場(chǎng)效應(yīng)管的輸入阻抗高,可以達(dá)到100000000歐姆以上。
3. 功率MOSFET場(chǎng)效應(yīng)管的工作頻率范圍寬,開(kāi)關(guān)速度快,開(kāi)關(guān)損耗小。
4. 功率MOSFET場(chǎng)效應(yīng)管可以多個(gè)并聯(lián)使用,以增加輸出電流而無(wú)須加均流電阻。
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