電力場(chǎng)效應(yīng)管的靜態(tài)特性和主要參數(shù)

電力場(chǎng)效應(yīng)管（Power Field-Effect Transistor，簡(jiǎn)稱Power FET），特別是其中的絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET），在電力電子領(lǐng)域具有重要地位。它們的靜態(tài)特性和主要參數(shù)對(duì)于理解和設(shè)計(jì)電力電子系統(tǒng)至關(guān)重要。以下是對(duì)電力場(chǎng)效應(yīng)管（特別是MOSFET）的靜態(tài)特性和主要參數(shù)的詳細(xì)闡述。

一、靜態(tài)特性

1. 轉(zhuǎn)移特性

電力場(chǎng)效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性描述了柵源間電壓（UGS）與漏極電流（ID）之間的關(guān)系。這是MOSFET最基本的特性之一，也是其作為壓控器件的核心所在。在UGS較小時(shí)，ID幾乎為零，MOSFET處于截止?fàn)顟B(tài)。隨著UGS的增加，當(dāng)UGS達(dá)到或超過開啟電壓（UT，也稱閥值電壓）時(shí)，ID開始顯著增加，MOSFET進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)。在ID較大時(shí)，ID與UGS的關(guān)系近似線性，這一段的斜率定義為跨導(dǎo)（Gfs或gm），它表示了柵源電壓對(duì)漏極電流的控制能力，是衡量MOSFET放大能力的重要參數(shù)。

2. 輸出特性

輸出特性描述了漏源電壓（UDS）與漏極電流（ID）之間的關(guān)系，在不同的柵源電壓下測(cè)量得到。根據(jù)漏極電流隨漏源電壓變化的特性，可以將輸出特性曲線分為三個(gè)區(qū)域：截止區(qū)、飽和區(qū)和非飽和區(qū)。

• 截止區(qū) ：當(dāng)UGS小于UT時(shí)，無論UDS如何變化，ID都幾乎為零，MOSFET處于截止?fàn)顟B(tài)。
• 飽和區(qū) ：在UGS大于UT且UDS較小的情況下，ID隨UDS的增加而緩慢增加，但增加的速度逐漸減小，最終趨于飽和。在這個(gè)區(qū)域，MOSFET可以作為電流源使用。
• 非飽和區(qū) ：當(dāng)UDS增加到一定程度后，ID隨UDS的增加而線性增加，MOSFET工作在非飽和區(qū)。這個(gè)區(qū)域是MOSFET作為開關(guān)元件時(shí)的主要工作區(qū)域。

二、主要參數(shù)

1. 開啟電壓（UT）

開啟電壓是增強(qiáng)型絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管在漏源電壓UDS為一定值時(shí)，能使其漏、源極開始導(dǎo)通的最小柵源電壓UGS。它是MOSFET的一個(gè)重要參數(shù)，決定了器件的開啟條件。UT的大小與MOSFET的制造工藝和結(jié)構(gòu)有關(guān)。

2. 跨導(dǎo)（Gfs或gm）

跨導(dǎo)是表征MOSFET柵極控制能力的重要參數(shù)，它定義為漏極電流ID變化量與柵源電壓UGS變化量的比值?？鐚?dǎo)越大，表示柵源電壓對(duì)漏極電流的控制能力越強(qiáng)，MOSFET的放大能力也越強(qiáng)。

3. 漏極電壓（UDS）

漏極電壓是MOSFET漏極與源極之間的電壓。在電力電子應(yīng)用中，UDS需要小于MOSFET的漏源擊穿電壓（BUDS），以保證器件不會(huì)因過壓而損壞。同時(shí)，UDS也是MOSFET工作電壓的額定值之一。

4. 漏極電流（ID）

漏極電流是MOSFET在導(dǎo)通狀態(tài)下從漏極流向源極的電流。在電力電子應(yīng)用中，需要控制ID的大小以滿足電路的需求。同時(shí)，ID也是MOSFET工作電流的額定參數(shù)之一，實(shí)際工作中的電流不應(yīng)超過其最大值（IDSM）。

5. 漏源擊穿電壓（BUDS）

漏源擊穿電壓是MOSFET在正常工作條件下所能承受的最大漏源電壓。當(dāng)UDS超過BUDS時(shí)，MOSFET可能會(huì)發(fā)生擊穿現(xiàn)象，導(dǎo)致器件損壞。因此，在設(shè)計(jì)和使用MOSFET時(shí)，必須保證其工作電壓小于BUDS。

6. 柵源擊穿電壓（BUGS）

柵源擊穿電壓是MOSFET柵極與源極之間能承受的最大工作電壓。雖然BUGS在電力電子應(yīng)用中不如BUDS重要，但在某些特殊應(yīng)用場(chǎng)合（如高壓驅(qū)動(dòng)電路）中仍需考慮其影響。

7. 最大耗散功率（PDSM）

最大耗散功率是MOSFET性能不變壞時(shí)所允許的最大漏源耗散功率。它反映了MOSFET在長時(shí)間工作下的熱穩(wěn)定性。在使用時(shí)，MOSFET的實(shí)際功耗應(yīng)小于PDSM并留有一定余量，以保證器件的長期可靠性。

8. 夾斷電壓（UP）

夾斷電壓也稱截止柵壓（UGS(OFF)），是在耗盡型結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管或耗盡型絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管源極接地的情況下，能使其漏源輸出電流減小到零時(shí)所需的柵源電壓UGS。雖然這一參數(shù)在電力MOSFET中不常見，但在耗盡型MOSFET中仍然是一個(gè)重要的參數(shù)。

9. 其他參數(shù)

除了上述主要參數(shù)外，電力場(chǎng)效應(yīng)管還有一些其他重要的參數(shù)，如漏源動(dòng)態(tài)電阻（RDS）、低頻跨導(dǎo)（gm）、直流輸入電阻（RGS）、極間電容等。這些參數(shù)在特定應(yīng)用場(chǎng)合下可能對(duì)MOSFET的性能產(chǎn)生影響。

三、總結(jié)

電力場(chǎng)效應(yīng)管（特別是MOSFET）的靜態(tài)特性和主要參數(shù)對(duì)于理解和設(shè)計(jì)電力電子系統(tǒng)至關(guān)重要。通過合理選擇和使用具有適當(dāng)參數(shù)的MOSFET，可以優(yōu)化電路的性能和可靠性。在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景和需求來選擇合適的MOSFET型號(hào)和參數(shù)。同時(shí)，還需要注意MOSFET的保護(hù)和散熱問題，以確保其長期穩(wěn)定運(yùn)行。