MOSFET简介

晶体管的种类

晶体管是一种可以用来放大信号、也可以作为ON/OFF开关用的元器件。
根据元件结构、工作原理的不同，可以分为以下几类。

各晶体管的特征如下所示

MOSFET简介

Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor 的略写

这是在G-S之间施加电压之后，D-S之间
变为导通状态的开关元件。
理想状态为Ron=0Ω。

MOSFET包括N通道型和P通道型。

N-Ch相对于S（源极）将正的电压施加到G（栅极），则变为ON（导通状态）。

P-Ch相对于S（源极），将负的电压施加到G（栅极），则变为ON（导通状态）。

N-Ch的性能更优良，也更易于在电路中使用，因此在市场上所使用的MOSFET多半是N-Ch。

MOSFET的基本特性

商品目录中所记载的典型项目

  • 绝对最大额定　（P8FE10SBK 的示例）

    表示“绝对不可超过”的使用限制。
    未指定条件时，表示25℃时的值。

项目

 标准值 单位 解说

VDSS

 100

V

耐压
ID

8

A

 以直流表示的额定电流。脉冲的情况下另行标注。

PT

 24

W

 容许损失。由封装的热电阻决定。
VGSS ±20

V

 栅极的保证电压。

Tch

 175

℃

 芯片的保证温度。不是指结合点，而是指通道温度。
  • 电气特性　（P8FE10SBK 的示例）
    表示产品特有的规格。
    重点项目是下表中的ON电阻和容量（电容器）成分。
    均为越小越好，但是作为权衡方式，通常以Ron×Qg 、Ron×Ciss 等进行比较。

项目

标准值

单位

解说

Min.

Typ.

Max.

RDS(ON)

-

79

99

mΩ

导通电阻(Ron)

Qg

-

16.5

 -

nC

对栅极进行充电所必需的电荷。

Ciss

-

665

 -

pF

结合了G-D之间的容量与G-S之间的容量。

Crss

-

26

 -

pF

G-D之间的容量。

Coss

-

64

 -

pF

D-S之间的容量。

MOSFET的动作示意图

OFF状态

  • 桶内没有砝码、隔板降下时没有水流。

ON状态

  • 在桶内装放砝码，则隔板升起，水流动。

如果砝码（栅极的充电量）不足，则“隔板”打开不完整，因此ON电阻不会充分下降。

  • 如果水路很窄(ON电阻大），则栅极将很轻（Ciss小）。
  • 如果水路很宽（ON电阻小），则栅极将很重（Ciss大）。

如果Ciss很大，则每次打开或关闭栅极时将需要大量的电荷。
这种电荷将变为“栅极充放电的电流”，因此将导致电力损失（驱动损失）。也就是说，Ciss、Qg越小越好。

MOSFET的芯片结构示意图

  • MOSFET的芯片结构示意图

微小的MOSFET（单元）大量聚集形成MOSFET芯片。

大的芯片有大量的单元。
⇓
ON电阻越低，额定电流越大。
但Ciss变大。
成本也更高。

优良的MOSFET意味着什么？

MOSFET的芯片增大后，ON电阻也多少会下降。但Ciss、Qg会不断增大。

  • 也就是说，不能仅凭“ON电阻小”就说“性能优” 。

因此，在比较MOSFET的性能时，应采用FOM(Figure of Merit)即“性能指数”来进行比较。
FOM包括Ron×Ciss、Ron×Qg、Ron×A等。
总之，要比较“芯片尺寸很小的同时ON电阻也很小”这一点。

性能指数的实例

相同生产厂家、相同系列、相同耐压的MOSFET的情况下，基本上单位单元的设计也相同。
额定电流的不同取决于芯片尺寸，因此芯片尺寸越大，则可以内置更大量的单元，越能减小ＯＮ电阻。

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