MOSFET 高頻電源

MOSFET 高頻電源
MOSFET逆變電源的電路組成框圖。一般輸出功率小于20kW的電源，采用單相交流電源供電，大于20kW的采用三相交流電源供電。由于頻率的原因，一般高頻電源多采用MOSFET（頻率大于100kHz）。
MOSFET的特性及參數(shù)
MOSFET在結(jié)構(gòu)上是在單面晶片上，制作成千上萬(wàn)個(gè)小的晶體管以并聯(lián)的方式連接起來(lái)的，具有能承受相當(dāng)高的電壓、較大電流，驅(qū)動(dòng)功率小，以及開關(guān)速度快的性能。MOSFET的種類繁多，按導(dǎo)電溝道可分為P溝道和N溝道。器件有三個(gè)電極，分別為柵極G、源極S和漏極D。當(dāng)柵極電壓為零時(shí)，源極和漏極之間就存在導(dǎo)電溝道的稱為耗盡型。對(duì)于N溝道器件，柵極電壓大于零時(shí)存在導(dǎo)電溝道；對(duì)于P溝道器件，柵極電壓小于零時(shí)才存在導(dǎo)電溝道。N溝道和P溝道器件都稱為增強(qiáng)型MOSFET，在MOSFET的應(yīng)用中主要使用N溝道增強(qiáng)型。
1.MOSFET的轉(zhuǎn)移特性和輸出特性
當(dāng)G-S之間加上正向電壓Uas，且大于某個(gè)電壓Ur時(shí)，管子開始導(dǎo)通，此電壓，稱為開啟電壓（或閥值電壓），Us超過(guò)U，越多，漏極電流In越大，1和VUas的關(guān)系曲線稱為MOSFET的轉(zhuǎn)移特性。漏極電流In與D-S間的電壓Uos的關(guān)系曲線稱為輸出特性。輸出特性分為三個(gè)工作區(qū)。I區(qū)為非飽和區(qū)，該區(qū)o隨Uos增加而近似線性增加；Ⅱ區(qū)為飽和區(qū)，當(dāng)MOSFET工作在開關(guān)狀態(tài)時(shí)，即Uos=常數(shù)（>Ur），Io幾乎不隨Uos的增加而增加；Ⅲ區(qū)為截止區(qū)，該區(qū)Uos≤Ur，1o=0。
2.開關(guān)特性
MOSFET工作在直流或低頻時(shí)呈現(xiàn)出靜態(tài)特性，此時(shí)沒有考慮柵極、漏極和源極各極間的電容，即Cs、Ca）（又稱為反向傳輸電容，并以Cs表示）和Cs。當(dāng)工作在高頻開關(guān)狀態(tài)時(shí)，由于極間電容所決定的器件輸入電容C和輸出電容C必須要加以考慮。
高頻開關(guān)狀態(tài)下的工作電路，開關(guān)波形可以看出，當(dāng)輸入脈沖電壓u。陡升、陡降時(shí)，由于Ca。和Cs的充放電過(guò)程，致使ucs、In、Uos的變化存在一個(gè)上升和下降的過(guò)程。分別以開通時(shí)間tm和關(guān)斷時(shí)間tm加以衡量，其值小表明開關(guān)速度快，反之則慢。數(shù)值范圍約為數(shù)十至數(shù)百ns。圖中，Td稱為開通延遲時(shí)間，Tr為上升時(shí)間，T（of）為關(guān)斷延遲時(shí)間，Tf為下降時(shí)間。
MOSFET是場(chǎng)控型器件，直流或低頻工作狀態(tài)時(shí)，幾乎不需要輸入電流；但是在高頻開關(guān)工作狀態(tài)時(shí)，由于要對(duì)輸入電容C.。進(jìn)行充放電，故需要一定的驅(qū)動(dòng)功率，開關(guān)頻率越高，所需要的驅(qū)動(dòng)功率越大。