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                            vmos管是什么-vmos管工作原理、檢測方法、特性與注意事項詳解-KIA MOS管

                            信息來源:本站 日期:2019-09-25 

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                            vmos管是什么-vmos管工作原理、檢測方法、特性與注意事項詳解

                            vmos管是什么,vmos管全稱V-groove metal-oxide semiconductor,或功率場效應管,其全稱為V型槽MOS場效應管。


                            vmos管是什么,工作原理是什么

                            VMOS功率場管的外形和內部結構示意圖如圖1所示,圖1(b)為P溝道VMOS管柵極做成V形槽狀,使得柵極表面和氧化膜表面的面積較大,有利于大電流控制,柵極仍然與漏、源極是絕緣的,因此VMOS管也是絕緣柵場效應管。漏極D從芯片上引出。與MOS管比較,—是源極與兩極的面積大,二是垂直導電(Mos管是沿表面水平導電),二者決定了VMOS管的漏極電流ID比MOS管大。電流ID的流向為:從重摻雜M+型區源極出發,通過P溝道進入輕摻雜N-漂移區,然后到達漏極。這種管于的耐壓高、功率大,被廣泛用于放大器、開關電源和逆變器中,使用時要注意加裝散熱器,以免燒杯管子。


                            vmos管是什么


                            vmos管是什么,根據結構的不同,vmos管分為兩大類:


                            VMOS管,即垂直導電V形槽MOS管;


                            VDMOS管,即垂直導電雙擴散MOS管。


                            它們的結構分別如圖1-15(a)、(b) 所示,其中(a)為VVMOS結構剖面圖,(b)為VDMOS結構剖面圖。下面以VVMOS結構為例,說明一下VMOS管的構成。


                            獲得垂直溝道的一種方法是形成穿入硅表面的V形槽,開始時在N+襯底上生成一個N-外延層,在此外延層內進行一次摻雜頗輕的P型溝道體擴散,隨后是一次N+源區擴散。然后刻蝕出V 形槽,并使它延伸進入到N-外延層內。最后生長氧化掩蓋層。再通過金屬化提供柵極及其它所需的連接。包括N+源區與P溝道體之間的連接。


                            按導電溝道劃分,VMOS管可分為N溝道型和P溝道型兩種,可與雙極晶體管的npn型和pnp型相對應。


                            作為一個例子,圖1-16 畫出N溝道增強型VMOS管的輸出特性曲線。從形狀上看,它與雙極晶體管的輸出特性相似。但內含不一樣,這是由VMOS管的基本特性決定的。VMOS管輸出特性中的每一條曲線是以柵源電壓Ugs為參變量畫出的,面雙極晶體管輸出特性的每一條曲線是以基極電流Ib為參變量畫出的。


                            vmos管是什么


                            vmos管的檢測方法

                            (1)判定柵極G

                            將萬用表撥至R×1k檔分別測量三個管腳之間的電阻。若發現某腳與其它兩腳的電阻均呈無窮大,并且交換表筆后仍為無窮大,則證明此腳為G極,因為它和另外兩個管腳是絕緣的。


                            (2)判定源極S、漏極D

                            在源-漏之間有一個PN結,因此根據PN結正、反向電阻存在差異,可識別S極與D極。用交換表筆法測兩次電阻,其中電阻值較低(一般為幾千歐至十幾千歐)的一次為正向電阻,此時黑表筆的是S極,紅表筆接D極。


                            (3)測量漏-源通態電阻RDS(on)

                            將G-S極短路,選擇萬用表的R×1檔,黑表筆接S極,紅表筆接D極,阻值應為幾歐至十幾歐。

                            由于測試條件不同,測出的RDS(on)值比手冊中給出的典型值要高一些。例如用500型萬用表R×1檔實測一只IRFPC50型VMOS管,RDS(on)=3.2W,大于0.58W(典型值)。


                            (4)檢查跨導

                            將萬用表置于R×1k(或R×100)檔,紅表筆接S極,黑表筆接D極,手持螺絲刀去碰觸柵極,表針應有明顯偏轉,偏轉愈大,管子的跨導愈高。


                            vmos管是什么-VMOS的低壓、低飽、導通電阻特性

                            VMOS實驗:工頻同步整流電路


                            這個電路實踐上很少見,但是關于入門理論卻比擬適用。


                            VMOS之所以能成為MOSFET乃至FET的應用主流,主要緣由是低電壓規格的飽和導通電阻十分低,遠低于二極管的壓降,在低壓大電流的應用中具有無可比較的優勢,也是便攜設備的首選,就像木書第l章的圖1.3顯現的那樣,它的低阻特性十分有用。


                            VMOS的低壓、低飽和導通電阻特性的主要應用有兩方面,一是DC-DC開關電源,加上它的高速特性,可以大幅度進步電路效率并減小體積;二是同步整流,可以有效進步電路效率,特別是低輸出電壓電路的效率。


                            同步整流電路是應用有源器件來替代二極管,用主動伺服控制電路來控制有源器件的開關來模仿二極管停止整流的電路。由于BJT、IGBT等有源器件在飽和壓降方面與二極管相比j1優勢,因而目前常說的同步整流電路,簡直都是基于VMOS的,在30V以內的輸出電壓規格的電源中,同步整流都有功耗方面的優勢,而且輸出電壓越低,這個優勢越大。比擬典型的常見例子是PC。


                            同步整流電路大都用于開關電源,即高頻整流電路,鮮有用于丁頻電路的,這主要是由于同步整流電路的電路復雜,本錢比二極管整流要高得多。而且,VMOS所能適用的上作頻率(兆赫茲級別)與市電工頻(50/60Hz)相比,真實是有點大材小用了。


                            不過,正是由于這個頻率太低了,因而我們才有可能將電路盡量簡單化,這樣我們就有可能在入門的時分體驗到同步整流的優勢了。而且,同步整流小但功耗低,整流器件的導通電阻對外電路而言,是電源內部的一局部,在很多應用中,低內阻電源也足十分有用的。


                            在音頻應用中,為了追求低內阻,功放電路的電源常常用快恢復二極管和肖特基二極管來替代普通整流二極管,前級電路則常常采用有源伺服和并聯穩壓電路(當然還有追求低紋波的需求),單從內阻指標來看,同步整流的指標要明顯優于上述方式。


                            vmos管是什么


                            為了追求電路的簡單化,下面這個實驗電路在適用化方面可能不是那么完美(如上圖),但是也足以顯現同步整流的優勢。


                            vmos管是什么-vmos管注意事項

                            (1)VMOS管亦分N溝道管與P溝道管,但絕大多數產品屬于N溝道管。對于P溝道管,測量時應交換表筆的位置。


                            (2)有少數VMOS管在G-S之間并有保護二極管,本檢測方法中的1、2項不再適用。


                            (3)目前市場上還有一種VMOS管功率模塊,專供交流電機調速器、逆變器使用。例如美國IR公司生產的IRFT001型模塊,內部有N溝道、P溝道管各三只,構成三相橋式結構。


                            (4)現在市售VNF系列(N溝道)產品,是美國Supertex公司生產的超高頻功率場效應管,其最高工作頻率fp=120MHz,IDSM=1A,PDM=30W,共源小信號低頻跨導gm=2000μS。適用于高速開關電路和廣播、通信設備中。


                            (5)使用VMOS管時必須加合適的散熱器后。以VNF306為例,該管子加裝140×140×4(mm)的散熱器后,最大功率才能達到30W。


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